動力的源泉:能源科技 第一節(10)(1 / 1)

煤的汽化技術在當今世界備受關注,但是在日益成熟的同時也存在一些不足之處。煤本身是一種極為複雜的礦石資源,它分為煙煤、無煙煤、褐煤等不同的類型,不同的煤在同一條件下被汽化常常會收到截然不同的汽化效果。每種汽化工藝所使用的汽化爐設備,在實際應用中都有一定的局限性。從綜合技術和經濟兩方麵來考慮,到目前為止,世界上還找不到一個“萬能”汽化爐來適合各種原料煤、各種煤氣用途以及各種生產規模。

怎樣才能更好地發展煤汽化技術呢?專家們進行了充分的規劃研究,認為首先應該以原料煤為基礎,同時以煤氣的用途為前提,並以擬議中的生產規模為判斷依據,合理地選擇汽化工藝和汽化爐,而且還應以煤汽化技術為中心,將多種煤炭轉化技術優化組合在一起,從而獲得多種高價值的化工產品(如合成氨、脂肪烴、芳香烴等)和多種清潔能源(氣體燃料、液體燃料、電等)。這樣,既實現了煤炭資源價值的提升,又達到了煤炭利用率和工程經濟效益的最大化和潔淨化,從真正意義上實現了“潔淨煤技術”的要求。

瓦斯的開發

瓦斯是植物在地下經過億萬年轉化為煤的過程中分解釋放出的一種產物。煤化變質程度越高,釋放出來的瓦斯也就越多。每形成一噸褐煤,可釋放瓦斯38~68立方米,而形成一噸無煙煤則可釋放瓦斯340~422立方米。在煤化過程中所釋放出來的瓦斯,大部分都逸散到了大氣和周圍的土壤中,當煤層較淺或有露頭時,瓦斯更容易逸散。但也有一部分瓦斯卻以煤層本身作為寄居地,並以吸附或遊離狀態藏於煤層的孔隙、裂隙或縫隙當中。瓦斯的數量與煤的牌號、煤層的深度、溫度、壓力以及裂隙的發育程度和頂底板岩層的滲透性等因素有關。一些埋藏深、頂底板封閉條件較好的煤層,平均每噸煤中含瓦斯可達幾十立方米。因此當礦井一旦開采,壓力便會降低,煤層受到震動,原先聚集在煤層中的瓦斯便有可能釋放出來。若井下通風不好,釋放出來的瓦斯達到一定濃度,就會發生瓦斯爆炸。2004年11月28日,陝西省銅川地區的陳家山煤礦就發生過劇烈的爆炸,當時在井下工作的共有293人,除127人獲救外,166人都不幸遇難。事後人們采取了各種防護措施,但是井內瓦斯濃度依然很高,在12月2日3時25分到10時53分的搶救工作中,又相繼發生了4次爆炸,幸運的是由於防護措施到位,並沒有出現新的人員傷亡。但礦井下複雜的險情,使得搶險指揮部不得不改變方案,采取封井、向井下局部灌水、通風、滅火等善後措施。

瓦斯對采礦來說顯然是一個致命殺手,但如果處理得當便可以使它變害為利。瓦斯的化學組成與天然氣十分相似,是一種理想的能源和化工原料。具有高效、優質、清潔、少汙染的優點。每立方米瓦斯能產生35.5千焦的熱量,比1千克標準煤燃燒所釋放的熱量還要高,而且瓦斯比煤等其他礦石能源更易開采。此外,它還是製造有機化學品和炭黑的原料,也是提取氫的主要原料。美國國家礦業局估算過,在美國已開采的煤礦中,可能含有高達200萬億立方英尺。就目前的能源消耗來看,如果利用其中的一半就滿足了美國20年的能源需要。

據我國國土資源部的初步估算,埋藏在深度淺於2000米以上的瓦斯資源量為30~35萬億立方米(相當於美國的3倍),與我國天然氣資源量不分上下,而且其中的2/3分布在我國的中、東部地區。這天賜的財富為中東部地區作出了巨大的貢獻。目前開采瓦斯,有兩種方法:一種是在還未開采煤礦的地方進行提前瓦斯開采。與天然氣的開采方法極為相似。如果煤層滲透率較低,那就需要進行井下爆破、水壓激勵等方法來提高產量。另一種是在已開采煤礦的礦區內用地麵鑽井抽取采空區的瓦斯。由於采煤時會引起上覆煤層的岩層下沉與煤裂,采空區上方岩石冒頂,壓力得以釋放,透氣性從而增加,瓦斯便會大量釋放和聚集在采空區,這樣更便於瓦斯開采。