礦山科技

世界上單爐規(guī)模最大水煤漿氣化爐首次投料成功

近日，單爐日處理煤炭4000噸級超大型多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置在內(nèi)蒙古煤制天然氣項目中首次投料成功。該裝置設(shè)計最大產(chǎn)氣量達(dá)247500Nm3/h（CO＋H2），是目前國際在運行單爐最大產(chǎn)氣量的氣化爐。

此次煤制天然氣項目的順利投運，實現(xiàn)了華東理工大學(xué)煤氣化技術(shù)在煤制天然氣領(lǐng)域的首次應(yīng)用。該項目共建設(shè)3臺（2開1備）6.5MPa、直徑4000mm的多噴嘴對置式水煤漿氣化爐。該爐型是華東理工大學(xué)和兗礦集團(tuán)有限公司承擔(dān)的國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目課題開發(fā)的超大型氣化爐（單爐日處理煤炭4000噸級），是目前世界上在運行的單爐規(guī)模最大的水煤漿氣化爐。此次順利投運，也是該超大型氣化爐首次在示范企業(yè)之外的成功應(yīng)用案例。

隨著我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，煤炭的清潔高效利用是節(jié)能減排的首要任務(wù)。現(xiàn)代煤化工企業(yè)核心裝置氣化爐的大型化是提高能源利用效率、降低項目總投資的有效途徑之一。自2005 年首套多噴嘴對置式水煤漿氣化千噸級示范裝置運行至今，華東理工大學(xué)在氣化裝置大型化方面的研究與開發(fā)始終走在國際前列，先后實現(xiàn)了從單爐日處理煤炭1000 噸級到2000 噸級、3000 噸級和4000 噸級的跨越。

據(jù)了解，該煤制天然氣項目位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗圣圓煤化工基地。項目以煤為原料生產(chǎn)合成天然氣及液化天然氣，是全國首家由民營企業(yè)投資建設(shè)的煤制天然氣示范性項目。該項目建設(shè)共分2 期：一期工程投資約70 億元，已于2014 年10月試車投產(chǎn)，4億m3天然氣全部液化；二期工程天然氣液化項目（LNG）屬于負(fù)荷型天然氣液化工廠，項目計劃投資120億元，具體建設(shè)包括天然氣凈化、液化、液化天然氣存儲、運輸以及相關(guān)配套設(shè)施，新增煤制天然氣生產(chǎn)規(guī)模16 億m3，并全部液化，處理天然氣270萬m3/日。

國內(nèi)首套松軟煤層氣體定向鉆進(jìn)用高壓制氮排渣裝置試驗成功

日前，由中國煤炭科工集團(tuán)有限公司沈陽研究院自主研發(fā)的國內(nèi)首套松軟煤層氣體定向鉆進(jìn)用高壓制氮排渣裝置，在山西天地王坡煤業(yè)有限公司3304運輸順槽順利完成工業(yè)性試驗，配合大功率定向鉆進(jìn)裝備完成了瓦斯抽采鉆孔4個，最大鉆孔深度437m，平均鉆孔深度312m。試驗通過改變鉆進(jìn)裝備的鉆孔排渣工藝，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了壓縮氮氣輔助鉆進(jìn)排渣，減少了鉆具對煤體的破壞，復(fù)合鉆進(jìn)方式提高了鉆進(jìn)排渣效率，解決了松軟煤層長距離定向鉆進(jìn)易卡鉆、易塌孔、深孔鉆進(jìn)困難等技術(shù)難題，為我國松軟煤層瓦斯治理鉆孔工藝提供了有效的技術(shù)保障。

在煤炭開采過程中，千米鉆機(jī)施工巖層或硬質(zhì)煤層效果較好，鉆孔長度可達(dá)千米距離，但對于松軟煤層長距離鉆孔施工難度卻較大。究其原因：一是松軟煤層煤體自身力學(xué)性質(zhì)較差，受鉆頭鉆進(jìn)擾動影響，孔壁煤體易發(fā)生破碎堵孔或卡鉆等現(xiàn)象；二是壓風(fēng)供水排渣過程中，水流對孔壁煤體產(chǎn)生一定的侵蝕和沖刷，進(jìn)一步降低了煤粒間摩擦系數(shù)，破壞煤體內(nèi)原有結(jié)構(gòu)，煤體強度降低導(dǎo)致塌孔；另外，壓風(fēng)打鉆方式還存在鉆孔著火的風(fēng)險，施工安全隱患較大。

沈陽研究院針對以上松軟煤層長距離鉆孔施工難題，歷時2年多時間，成功研制出國內(nèi)首套煤礦用超高壓膜分離制氮裝備。該裝備出口壓力1.5～2.0MPa可調(diào)，產(chǎn)氣量可達(dá)900m3/h，制氮效率高，壓力損失小，適合長距離輸送。與傳統(tǒng)的制氮裝置相比，具有氮氣輸出壓力高的技術(shù)優(yōu)勢；與原有的供水、供風(fēng)輔助鉆進(jìn)排渣工藝相比，采用惰性氣體防火效果更好，施工過程更安全可靠。適用于煤礦井下松軟煤層定向鉆進(jìn)中輔助氮氣排渣，鉆孔施工防自燃發(fā)火，有效保障松軟煤層鉆孔施工安全。

此次高壓制氮排渣裝備在天地王坡煤礦試驗成功，標(biāo)志著沈陽研究院在配套松軟煤層連續(xù)鉆進(jìn)工藝技術(shù)方面取得了新突破，開創(chuàng)了惰性氣體輔助鉆孔施工工藝先例，其在煤礦瓦斯鉆孔抽采領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，必將大大提升煤層氣抽采鉆孔施工效率，為煤礦安全生產(chǎn)提供了有力技術(shù)支撐。