煤炭地下气化是开发清洁能源的新技术

　　100多年来地下气化技术，以其诱人的前景，促使各国先后投入了大量的人力、物力和财力进行研究试验，并取得了丰硕的成果。美国能源部宣称：煤炭地下气化技术已经成熟，一旦再出现能源危机就将启用该项技术。前苏联已气化了15 00万吨煤，产气500亿m³，目前正在筹建8 ～10座日产100亿m³以上的气化站。

　　外国煤炭地下气化多以无井式工艺为主。但该工艺始终未能解决炉型小、热值低、热稳定性差、成本高等问题，难以走上工业化生产的道路。我们研究总结了各国煤炭地下气化工艺，结合我国报废煤炭资源逐年增多的国情，采用“长通道、大断面、两阶段”地下气化新工艺，采用有井式气化炉。该工艺利用煤与水蒸气的热解反应，生产热值为12.56MJ/m³以上的水煤气，含H₂量60%左右，除供直接燃烧使用外，还可以提取大量纯H₂，成本为0.5元/m³。该工艺通过了专家鉴定。它构思新颖，属国内外首创，在唐山刘庄煤矿工业性试验中，被证明是非常有效、可靠的，可以认为是现阶段提高煤炭利用水平的高科技，具有较好的经济与环境效益，为进入再生能源时代建起了桥梁。

　　在现有煤矿建煤炭地下气化炉，在投资方面有明显的优越性。以往，国家在煤矿建设过程中投入了大量资金，一旦矿井报废固定资产也将随之报废。而报废矿井实际上均具备完备的基础设施，如土地、道路、电网、通讯网、机电维修、办公楼、宿舍等；经过长期开采地质资料十分详细，煤层构造十分清楚，其精确性和可靠性是任何地质勘探无法比拟的。在报废矿井或传统采煤工艺所遗弃的煤炭资源中，实施煤炭地下气化技术，既可盘活存量资产又可开发废弃资源，可谓一举两得。

　　煤炭地下气化与地面气化相比，煤炭不需要开采运输，无需建地面气化炉。建设产生热值为12.56MJ/m³以上的煤气系统，其成本与地面气化相比(见表2)，基建投资为地面气化的1/4左右，生产成本为地面气化1/2左右。其下游产品，如甲醇、醋酸、化肥、合成汽油等成本也将降低。据美国专家对地下与地面气化进行的经济分析，生产相同的下游产品，地下气化比地面气化生产成本下降比例为：生产合成气为43%，生产天燃气代用品为10～18%，发电为27%。据前苏联列宁格勒火电设计院计算，地下气化热力电厂与燃煤热力电厂相比，厂房空间可减少50%，锅炉金属耗量可降低30%，运行人数可减少37%，发电成本可降低28%。它是煤炭开采和利用技术中成本最低、污染最少的(见表3)洁净煤技术。

表2　报废矿井地下气化基建、生产成本与地面气化比较

表3　各种煤气的杂质含量(g/Nm³)

　　1997年2月，在日本东京召开的温室气体集中处理国际会议上，提出将一切矿物燃料转变为甲醇和氢的新计划。一旦该计划得以实施，可以有效地控制温室效应。该计划与我们多年所致力的工作--煤炭地下气化的研究、开发的目标是高度一致的。我们始终主张：将一切在使用过程中产生污染的能源，都转变为洁净的电或氢能(甲醇)，再由电与氢直接为人类服务。

　　我们的实践证明，在高温和煤层中注入水蒸汽，可获得H₂含量高达60%以上的水煤气，经过分离后可得到大量廉价的氢。另外还具有以下几方面的作用：(1)可充分回收和利用报废煤炭资源，提高煤炭资源利用水平；(2)燃后的灰碴、氧化物、放射物和矸石都留在地下，避免了地面的废渣堆积，减少了采煤空间，减少了对地面的污染，(3)煤气在地面集中净化和进行脱碳处理，既可用脱除的硫、焦油、二氧化碳等副产品作为化工原料，又实现了洁净燃烧，减少了大气污染；(4)为燃煤联合循环、燃料电池发电系统研制开发提供了关键技术；(5)为国家节省大量的能源基础项目投资。