一、項目簡介

山東魯西發(fā)電有限公司煤炭地下氣化技術(shù)研究是山東科技大學(xué)與山東魯西發(fā)電有限公司技術(shù)合作開發(fā)項目，我校科研經(jīng)費額1390.58萬元。山東魯西發(fā)電有限公司煤炭地下氣化項目是山東省發(fā)改委核準(zhǔn)批復(fù)的2×600MW級發(fā)電項目配套工程，投產(chǎn)期建設(shè)兩套日產(chǎn)煤氣30萬立方米地下氣化爐，為600MW級鍋爐提供最高10%比例摻燒煤氣。

該工程屬于煤炭地下氣化綠色開采和能源綜合高效利用典型工程，是國內(nèi)外首例煤炭地下氣化大型鍋爐煤氣摻燒發(fā)電產(chǎn)業(yè)示范項目，2021年被列為山東能源集團(tuán)重大科研項目。

該工程利用里彥煤礦煤炭資源進(jìn)行地下氣化，采用山東科技大學(xué)自主研發(fā)的礦井式定向鉆井控制注氣點后退氣化工藝。地面配置氣化劑制備單元、氣化劑配比單元、地下氣化爐產(chǎn)氣單元、煤氣管線輸送單元、煤氣凈化單元、地面火炬放散單元以及電氣與測控單元，整體工程安全、節(jié)能、環(huán)保，預(yù)期達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

項目技術(shù)支撐單位山東科技大學(xué)煤炭地下氣化方向經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)建立一支以“山東省泰山學(xué)者特聘教授團(tuán)隊”“山東省高等學(xué)校優(yōu)秀青年創(chuàng)新團(tuán)隊”為引領(lǐng)的國內(nèi)國際合作研究隊伍。自主研發(fā)的礦井式定向鉆井控制注氣點后退氣化工藝主要核心技術(shù)包括：井下分布式定向鉆井建爐技術(shù)、原位煤層高能點火技術(shù)、分布式移動注/排氣導(dǎo)引控制技術(shù)、氣化劑配比與高氫煤氣組分調(diào)控技術(shù)、窄條帶跳采與充填巖層控制技術(shù)、燃空區(qū)污質(zhì)運移與控制技術(shù)、燃空區(qū)污質(zhì)抽提與充填固結(jié)技術(shù)、燃空區(qū)二氧化碳封存與碳監(jiān)測技術(shù)、自動化智能化過程監(jiān)控技術(shù)。相應(yīng)的技術(shù)成果已通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會、中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒定，分別達(dá)到了國際先進(jìn)和國際領(lǐng)先水平。

二、進(jìn)展情況

項目工程主要分為地面和井下兩部分。截至2023年2月19日，地面部分已完成氣化劑制備單元、氣化劑配比單元、煤氣管線輸送單元、煤氣凈化單元、地面火炬放散單元、廠區(qū)道路以及控制室配電室等工程的土建施工工作，地面主體設(shè)備及管道已到場安裝。井下部分已完成地下氣化爐巷道工程、地面鉆孔工程的施工，目前正在開展地下氣化爐鉆孔工程的施工。

地面廠區(qū)施工圖（攝于2023年2月19日）       程衛(wèi)民院長到現(xiàn)場指導(dǎo)工作

三、解決的技術(shù)問題

本技術(shù)合作開發(fā)項目主要解決的問題：（1）解決現(xiàn)有煤炭地下氣化爐單爐產(chǎn)氣量低，難以規(guī)模化生產(chǎn)的問題。現(xiàn)階段國內(nèi)煤炭地下氣化項目單爐產(chǎn)氣量日產(chǎn)煤氣5萬~20萬立方米，難以達(dá)到一定的規(guī)模性，投入產(chǎn)出不高，通過本項目的研發(fā)和工程應(yīng)用，將地下氣化爐單爐產(chǎn)氣量提高到30萬立方米水平。（2）解決地下氣化爐頂板穩(wěn)定性控制問題。里彥煤礦3煤地質(zhì)賦存復(fù)雜、沖積層厚、基巖薄，大范圍地下氣化開采易出現(xiàn)頂板大面積垮落，對地下氣化爐運行是不利的，通過本項目研發(fā)，針對性提出窄條帶爐爐型結(jié)構(gòu)，控制垮落帶高度，防止頂板大面積垮落，實現(xiàn)氣化爐安全穩(wěn)定運行。（3）解決地下氣化爐可靠性點火問題。國內(nèi)外地下氣化項目受煤層賦存條件、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件影響，導(dǎo)致在地下氣化爐點火過程中存在點火困難、點火速度慢以及點火失敗等問題，本項目提出高能、快速點火技術(shù)和裝備，解決地下氣化爐可靠性點火問題。（4）解決地下氣化爐燃燒控制和注氣控制技術(shù)和裝備難題。煤炭地下氣化穩(wěn)定運行的關(guān)鍵之一是實現(xiàn)可控的燃燒氣化，防止可能出現(xiàn)的燃燒范圍擴(kuò)大、無序蔓延燃燒等情況。現(xiàn)階段由于缺乏有效的耐高溫、高可靠性燃燒控制裝置，導(dǎo)致缺乏對地下氣化爐內(nèi)的注氣和燃燒控制，成為制約產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)瓶頸，本項目研發(fā)移動注氣裝置和分布式注排氣燃燒控制技術(shù)，解決地下氣化爐燃控控制和注氣控制難題。（5）解決地下氣化爐煤氣泄漏難題。煤炭地下氣化爐內(nèi)火焰工作面溫度高達(dá)1000~1600℃，國內(nèi)外地下氣化運行經(jīng)驗表明，受爐內(nèi)高溫傳熱、高溫煤氣傳輸以及采動影響，地下氣化爐燃空區(qū)周邊孔裂隙通道以及煤氣傳輸通道可能出現(xiàn)氣體泄漏通道，存在安全隱患。本項目研發(fā)多段密閉閘墻以及鉆孔封堵密閉技術(shù)和降溫裝備，保障地下氣化爐氣密性，解決煤氣泄漏等安全問題。

四、項目重大意義

本項目通過技術(shù)研發(fā)，建設(shè)國內(nèi)首例煤炭地下氣化大型發(fā)電摻燒產(chǎn)業(yè)示范工程，達(dá)到單爐日產(chǎn)煤氣30萬立方米產(chǎn)氣規(guī)模，為煤炭地下氣化規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展先行示范和技術(shù)驗證，突破地下氣化爐合理建爐參數(shù)、可靠性點火、燃燒過程控制、氣化劑配比與產(chǎn)氣調(diào)控、巖層穩(wěn)定性控制、二氧化碳減排和封存技術(shù)瓶頸，形成成套工藝技術(shù)及核心裝備，打通地下氣化從小規(guī)模中試到規(guī)模化示范的技術(shù)壁壘，推動煤炭地下氣化向工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，對保障魯西發(fā)電工程煤炭地下氣化工程的順利實施、安全穩(wěn)定運行以及魯西2×600MW發(fā)電項目驗收具有重要意義。

本項目屬于煤炭資源清潔化利用的典型示范，為關(guān)停礦井殘留資源開發(fā)利用、煤炭資源清潔開發(fā)提供了新的技術(shù)解決方案。項目以礦井殘滯留煤為原料，以清潔燃?xì)鉃樽罱K產(chǎn)品，并用于鍋爐燃燒發(fā)電，實現(xiàn)了煤炭的清潔、高效開發(fā)利用和綠色、低碳利用。項目的建設(shè)將形成廢棄煤炭資源綠色清潔低碳、安全高效開發(fā)利用的科技引領(lǐng)與創(chuàng)新示范，提高煤基一次能源利用率和清潔化、低碳化利用水平，在推進(jìn)煤礦殘存資源大規(guī)模低成本發(fā)電、制氫、二氧化碳地質(zhì)封存等碳中和方面形成工業(yè)示范效應(yīng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。