煤的气化发展简介

1 很难控制气化过程中在地下产生的种种反应，合成气成分波动过大。

2 受煤层和地质影响大，容易造成井井之间相互漏水、通气等情况。

3 气化后出来的气体成分不稳定，有待改善气化剂种类与含量。

4 地下燃烧、气化情况不好控制，应加大地下气化过程的监控力度。

5 在该技术方面，大部分研究只注重化学工艺，很少关注行业发展动态。

煤炭地下气化作为清洁能源技术的主要研究方向和符合可持续发展战略的环境友好绿色技术，得到了国家领导人和著名科学家的关心和支持。

中国矿业大学 ( 北京校区 ) 煤炭工业地下气化工程研究中心，在国家高技术研究发展计划（ 863 计划）项目——“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化过程综合试验台，可完成不同煤种及不同煤层赋存条件下煤炭地下气化过程发展规律及工艺参数的模型试验研究。

1987 年完成了江苏省“七五”重点攻关项目——徐州马庄矿煤炭地下气化现场试验，获江苏省科技进步三等奖； 1994 年完成了国家“八五”重点科技攻关项目——徐州新河二号井煤炭地下气化半工业试验，首创“长通道、大断面、两阶段”新工艺，被评为国家“八五”重大科技成果。

获“矿井长通道、大断面煤炭地下气化工艺”，“两阶段煤炭地下气化工艺”，“推进供风式煤炭地下气化炉”三项国家专利。

1996 完成了河北省重点科技项目—— “唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验” ； 2000 年 9 月完成了“新汶孙村煤矿煤炭地下气化技术研究与应用”项目，并进行了民用及内燃机发电，获山东省科技进步一等奖和煤炭工业十大科技成果奖。

2005年，中国矿业大学在重庆中梁山北矿进行的煤炭地下气化试验首次实现了在高瓦斯矿井进行地下多煤层联合气化，所产煤气作为当地户居民和蒸汽锅炉燃气，这一试验的成功对今后煤炭开采过程的碳排放量控制具有重要意义。

2007年1月，新奥集团投资2亿多元组建乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司,与中国矿业大学共同开展“无井式煤炭地下气化试验项目”研究，得到了内蒙古科技厅、乌兰察布市科技局的大力支持。同年10月24日，我国首套日产15万方煤气的无井式煤炭地下气化试验系统和生产系统一次点火成功。到目前为止，现场试验运行400多天，具备了供热、发电、生产化工原料的能力，取得了一批创新性研究成果，申报了9项专利。

2010年5月至11月，中国矿业大学王作棠教授煤炭地下气化团队与华亭煤业集团有限责任公司合作开发了“难采煤有井式综合导控法地下气化及低碳发电工业性试验项目”。项目于当年11月通过甘肃省科技厅的鉴定，鉴定委员会专家一致认为，该项目创新点突出，在地下煤层燃烧高效稳态蔓延导引控制技术达到国际领先水平，同意通过科技成果鉴定。项目主要技术点采用新型的窄条带虚底炉与多炉协同作业、地面导控注气与充填减沉固污、高氢燃气发电等多项产业技术集群，克服了常规地下气化存在煤气燃值低、稳定性弱、规模小、测控难等问题，所产煤气发热量大于9.0MJ/Nm3，可用于生产煤基天然气和低碳燃气发电，实现了燃烧过程可导可控、产气优质稳定、生产过程安全清洁、污染物近零排放。项目立足资源枯竭矿井中由于地质条件复杂和回采工艺限制而滞留的难采煤资源开发利用的重大技术难题进行研究攻关和工业性试验，为延长矿区服务年限，提高煤炭资源回收率，推动煤炭企业可持续发展提供了有力的技术支撑，为华亭矿区大规模物理开采过程中遗留的近6亿吨边角、零散煤炭资源的气化开采提供了实践依据。 1，目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。 因此国家和有关部门应给予大力支持，制定相应的政策，提供一定的措施和资金，推动这方 面的研究工作。并应组织协调，做好攻关工作，以期在较短的时间内，使地下气化技术真正 用于生产和应用。?

2，煤炭地下气化的目的在于应用和产业化。当前为了寻找煤炭的新出路，加强煤炭 综合利用的研究，很多企业都看好煤炭地下气化技术，但应在开展项目之前要落实用户，否 则将得不到应有的效果。

3，提高热值和生产适合于用户的气体组分是气化技术的关键。目前地下气化生产的 空气煤气热值偏低，因此使应用范围受到限制。为了提高煤气热值和稳定气体组分，在过 去 的试验中采用生产半水煤气、水煤气和富氧煤气等工艺，但目前这些工艺在技术装备上，尚 需要进一步开展研究。

4，对地下气化炉燃烧和运行进行有效的控制，是煤炭地下气化稳定产气和得到相对 稳定 的气体组分的保证手段。目前控制系统仍然比较简单，研究单位应进一步开展攻关，为地下 气化炉建立起1套行之有效的测控系统，并应重点放在燃烧位置和燃烧速度的控制技术上， 其中可靠的传感元器件是很重要的。?

5，地下气化炉和地面设施的安全技术是搞好地下气化的保障。要采取充分和必要的 措施，防止泄漏。还应做好防爆和防火工作，并制定严格的规程，确保安全产气。?

6，开展燃烧后地下气化炉体结构变化及地面沉降状况的研究，适时解剖1～2台气 化 炉，了解燃烧后炉体内的状况和地面的塌陷规律，这对于提高对煤炭地下气化技术认识，修 改炉型设计和改进运行规律的控制将起到很大作用。

7，建立煤炭地下气化试验研究基地，选择1～2个有代表性的煤种(烟煤、无烟煤等) ，煤层(厚度、倾角等)和用户(民用燃料、发电、化工原料)作为试验基地，开展多项技术攻 关与研究，在成功的基础上进行推广应用。（中国煤炭市场网发表于2002年4月29日）

能源高度依赖进口导致日本在工业化过程中能源供应保障十分脆弱。2011年，福岛“核泄漏事故”后，日本各地掀起了燃煤电站建设的浪潮，导致煤炭消费和燃煤发电装机容量迅速增长。为减少燃煤造成的污染物和温室气体排放，日本高度重视发展洁净煤技术，一方面长期支持煤炭清洁高效利用技术的开发和推广，通过环境税等市场手段引导企业进行节能环保技术改造升级，另一方面通过制定严格的环保法规标准和集中统一的监管抑制过度的能源消费和环境污染。

反观我国，目前仍处在工业化加速推进阶段，较长时期内煤炭仍然是我国重要的一次能源，发展煤炭清洁高效利用技术是基于能源安全、经济发展和环境保护的均衡决策下的根本能源策略，总结日本在“环境立国”和能源“技术立国”战略背景下推进煤炭清洁高效利用的做法和经验，对我国具有借鉴意义。

一、煤炭清洁高效利用对日本的重要意义

(一)受能源禀赋约束和工业发展需求影响，煤炭成为日本“后福岛时代”的战略选择。

和美国、英国等发达国家80%以上煤炭需求流向电力部门不同，日本保留了一部分工业，2013年，日本的电力、钢铁行业消费分别占煤炭总消费量的43.1%和37.5%，燃煤发电约占总发电量的28%，钢铁工业对日本煤炭将保持稳定的需求量。2 0 1 4年日本政府发布第四次《能源发展战略》，确定了将煤炭作为满足日本基荷电力需求的最经济的能源。煤炭在日本的能源结构中将长期处于重要的战略地位，煤炭成为日本风险最低、经济性最强的长期可依赖的重要能源。

(二)煤炭清洁高效利用是日本实现低碳社会和可持续发展战略的必然选择。

福岛核事故后，日本重启大量火力发电站，以弥补电力供应不足。当时，约两成的火电设备服务年限超过40年，老旧设备重新启用导致故障频发，二氧化碳排放也在2013年达到历史最高。煤炭清洁高效利用成为日本实现低碳和可持续发展战略的必然选择。日本通过开发流化床燃烧技术、煤气化联合循环发电等技术，提高煤炭利用效率通过引导企业采用先进的煤炭洗选、低氮燃烧、废烟气处理等脱硫脱氮技术，减少污染物排放。火电厂发电煤耗从1990年的317克标准煤/千瓦时降低到2013年的292克标准煤/千瓦时，供电煤耗从332克标准煤/千瓦时降低到302克标准煤/千瓦时，分别比我国2014年的煤耗低8克标准煤/千瓦时和17克标准煤/千瓦时。根据IEA统计数据，日本煤电机组平均热效率为41.5%，居世界第一。此外，日本将进一步发展碳捕获封存利用技术，减少煤电的环境和气候影响。

另一方面， 日本通过制造业技术升级、设备大型化、生态型产品研发等途径，使钢铁、化工等行业的节能环保技术达到世界先进水平，生产效率和能源利用率大幅提升。其中钢可比能耗从1995年的656千克标准煤/吨降至2011年的614千克标准煤/吨，比我国2014年的钢可比能耗低约40千克标准煤/吨。

月成立新汶矿业集团。是一家以国有资产为主体、多种所有制并存，以煤为主、多种产业共同发展的大型企业集团。2009年集团完成原煤产量2703万吨，实现销售收入367亿元。位列中国企业500强第186位，中国煤炭工业100强第15位，技术创新能力位列全国煤炭行业第9位。企业信贷信誉AAA级。先后荣获首届山东省管理创新优秀企业奖、中国煤炭工业优秀企业管理奖、全国企业文化优秀奖、全国资源综合利用先进单位、全国煤炭行业节能减排先进企业、山东省节能突出贡献企业等称号，被国家发改委等六部委确定为国家第一批循环经济试点企业，建成国家级企业技术中心、博士后科研工作站、泰山学者岗位和院士工作站，被山东省政府认定为重点扶持技术中心企业。

山东能源新汶矿业集团有限责任公司总部位于山东省新泰市，发展地域涉及山东省境内的泰安、莱芜、菏泽、济南、德州、聊城、青岛等7个地市，省外涉及新疆、内蒙、山西、陕西、宁夏、安徽、云南、贵州等8个省区，与美国、日本、韩国、波兰、南非、印尼、巴西、澳大利亚等国家的企业建立了经贸合作关系。

新汶矿业集团先后荣获全国资源综合利用先进单位、全国煤炭行业节能减排先进企业、中国煤炭工业优秀企业管理奖、全国企业文化优秀奖、全国煤炭行业企业文化建设示范基地等称号，被国家发改委等六部委确定为国家第一批循环经济试点企业，建有国家级企业技术中心、博士后科研工作站、泰山学者岗位和院士工作站，被山东省政府认定为重点扶持技术中心企业。

山东能源新矿集团大力实施“走出去”发展战略，形成了西进新疆,北上蒙晋、南下皖黔的“千里矿业大开发格局”。新矿集团占有煤炭地质储量283亿吨，设计产能1.12亿吨，山东(核心区)、蒙宁(增长区)、贵州(发展区)、新疆(战略区)“四大煤炭基地”格局初步形成。按照“十二五”战略规划设计，今后一个时期，新矿集团将坚持以科学发展观为指导，加快推进结构调整和发展方式转变，集中力量打造以煤炭为核心产业，以煤化工、装备制造、现代服务业为支撑产业的“四大产业板块”，全力加速“千亿新矿、亿吨集团”建设，着力提升企业的竞争能力、盈利能力和持续发展能力。2013年实现“双八”目标，集团煤炭产能达到8000万吨,产值800亿元2015年实现“双一”目标，集团煤炭产能达到1亿吨，产值突破1000亿元。力争经过一个时期的创新拼搏，建成主业突出、竞争力强的国际化能化大企业集团。

产业布局

新汶矿业集团有限责任公司新矿集团按照加快发展煤炭主业的总体思路，在稳定老区产能、加快

省内资源开发建设的基础上，西进新疆、北上晋蒙、南下皖黔，大力实施“走出去”发展战略，逐步形成了以老区为中心、链接省内、辐射省外的“千里矿业大开发”格局。在国内9个省区拥有各类煤矿68个，年设计产能1.12亿吨,地质储量280.81亿吨,省内、宁蒙、新疆“三大煤炭基地”生产格局初步形成。

省内基地作为新矿集团三大基地核心区，成为新矿集团增产提效的支柱和希望。新区济阳、赵官矿井已投产达效年设计能力600万吨的新巨龙公司取得“日产万吨”的阶段性胜利老区力争千万吨水平稳定保持在20年以上。省内基地年煤炭产能达到2380万吨。

宁蒙基地作为三大基地增长区，承担起了煤炭主业和老区人员转移的重任。新矿集团已正式被国家发改委明确为内蒙上海庙煤田西部矿区开发主体，初步形成“六矿四厂一区年煤炭产能2000万吨、焦化520万吨/年的发展规模。

新疆基地作为战略区，担负着整个新矿集团发展的重要战略支撑。伊犁一矿作为新疆第一座年产千万吨的特大型矿井已经获国家发改委核准批复。年煤炭产量5000万吨、煤制天然气100亿M3/年的新疆伊犁能源公司，一期年产20亿立方煤制天然气项目及矿山煤化工设备制造、物流仓储、钢构加工基地、房地产开发等配套项目正在紧张建设中。

2009年，新矿集团相继开工建设了伊犁四矿、鲁新、芦草井沟、金黄庄、杜家村、白石崖等11对矿井从2010年起，随着省内外新建矿井的陆续投产运营，新矿集团煤炭产能将以每年千万吨规模递增，这些都为推进企业战略转移、实现老区资源接替提供了雄厚的资源保障和广阔的发展空间。

电力产业

新汶矿业集团有限责任公司电力是新矿集团三个支柱产业之一。自1995年以来，新矿集团相继建成协庄、华丰、张庄、良庄、潘西、鄂庄等煤矸石、煤泥热电厂，装机容量196MW，年消耗煤矸石120多万吨、煤泥63万多吨。为进一步扩大煤矸石利用，向产业化、规模化发展，新矿集团正在对部分电厂实施二期、三期扩建，未来，矿区煤矸石热电厂装机容量将达到670MW，年发电量40.2亿KWH。

煤化工产业

新汶矿业集团煤化工产业主要包括地下煤层气化工程、水煤浆工程、煤炭焦化工程、煤炭液化工程等。

地下煤层气化工程：新矿集团地下煤层气化自1999年开始试验研究工作，2000年3月点火成功，同年7月正式向1万余户居民供生活用燃气。2000年9月项目通过了山东省科技厅组织的技术鉴定。在此基础上新矿集团又进一步完善了气化技术，在对炉体结构、钻孔布置、隔离密闭、控制系统等进行了优化改进的基础上，于2001—2002年又相继建成了协庄气化站、鄂庄气化站(一期)，并一次点火成功。日产气量达到10万立方米，煤气热值达到11.26MJ/m3。为近2万户居民、陶瓷窑炉和蒸汽锅炉连续提供燃气，并进行了400Kw的内燃机发电试验，现运行的400Kw内燃机发电组3台。

2002年地下煤层气化申报了国家“863”计划“煤炭地下气化稳定控制技术的研究”课题，获得科技部批准并被列入中国“863”计划和试验基地。

煤层气化在矿区已初具规模：先后建成3个煤炭地下气化站煤化工业目前有5个厂点，总资产6500万元，从业人员680人，年产值经营额54000万元。预计2010年销售收入2亿元，2015年销售收入3亿元，2020年销售收入4亿元。

水煤浆工程：新矿集团自2000年开始水煤浆生产，年设计能力8万吨良庄矿采用精煤制浆，年设计能力12万吨。

新矿集团在青岛市建设50万吨/年水煤浆厂，工程计划分二期建设，一期水煤浆的生产规模为20万吨，二期达到50万吨。

煤炭焦化工程：新矿集团煤炭焦化项目是煤化工产业的主导工程，规划为焦炭联产甲醇，项目总体规划建设规模为年产400万吨焦炭、100万吨甲醇，配套15万吨煤焦油加工、10万吨粗笨精制、以及50万吨甲醇深加工(醋酸)。

煤炭液化工程：根据新矿集团十年发展规划，预计在2010年开工建设年产200万吨成品油煤炭液化工程。项目将成后，将初步建成国内重要的煤化工生产基地。

机械制造产业

新矿集团机械制造业已形成煤矿机械、环保设备和制造设备三大主导产品。

主要厂点：山东泰山建能机械有限公司、山东矿用电器有限公司、东岳橡塑制品有限公司、东泰电缆有限公司等。

主要产品：

一是煤矿采煤、掘进、运输、提升、支护设备及配件制造，如采煤机、掘进机、皮带、刮板运输机、各类绞车、液压支架。二是供电、控制设备及配件制造，如各类开关柜、隔爆开关、(绞车、压风机、水泵、通风机、井下供电)测量、控制、保护装置。三是建材设备，如煤矸石硬塑成型砖厂的设计、施工，制砖机、码坯机设备及配件制造。四是标准件、密封件、高压胶管、链条、电缆等。

重点产品：

煤矿机械有150W无链牵引采煤机、320型双滚筒采煤机等10余个产品，并独立开发了SGD630型/220中单链、中双链刮板输送机环保设备有国内最大的SPL型炉窑脱硫除尘设备等制砖设备为自行研制的真空硬塑制砖机被国家列为“火炬”计划，被中国国家经贸委列为2000年度国家实用新型专利、国家重大装备国产化项目，荣获第四届国际屋面材料生产博览会优秀新产品称号。

前景展望：预计2020年销售收入6亿元。其中，矸石砖机到2005年销售收入达到5000万元，2010年达到1亿元，2015年达到1.5亿元，2020年达到2.0亿元。

轻工产业

新矿集团轻工业主要以日照新良油脂和泰安百川纸业以及泰安制药厂、山东新申纺织有限责任公司等骨干企业组成。

山东新良油脂有限公司是由新汶矿业集团有限公司和山东省粮油集团总公司共同出资3.5亿元兴建的特大型油脂加工企业，以加工大豆生产油脂、豆粕为主，兼营饲料、粮油贸易和物流服务。公司年加工大豆100万吨以上，年精炼各种食用油30万吨以上，产值超过35亿元，主要产品有各种规格品种的色拉油、烹调油、功能性食用油、大豆蛋白、大豆磷脂、高蛋白饲料原料及各种畜禽饲料。

泰安百川纸业总投资2亿元，主要生产羊皮原纸、无碳复写原纸、信息记录纸、1600纱管纸等特种纸，其中羊皮纸生产线规模为国内之最。全部产品产量在达到年设计能力时，预计年销售收入可达5亿元。

泰安制药厂总建筑面积1.03万平方米，项目投资2800万元。该制药厂严格按照GMP标准设计，可生产4个剂型、80多个规格的产品，年产值超过3亿元。

山东新申纺织有限责任公司由新矿集团、孙村煤矿和上海一棉企业有限责任公司三方投资建设，整体设计规模20万纱锭。一期工程总投资1.75亿元，2004年6月份试生产，以纯棉精梳高支无接头纱线、氨纶包芯线、OE纱为主导产品，预计年收入1.8亿元，年创利税5400万元。

建材产业

新矿集团建材业从无到有、由小变大，其中，矸石制砖、水泥生产及石膏系列建材生产已形成一定规模。

多年来，新矿集团积极发展煤矸石制砖这一综合利用项目，已建起5座煤矸石砖厂，年产量达到3亿块标砖，年消耗煤矸石60万吨以上，减少了耕地占压面面积，有效地保护了环境。

新矿集团积极开发新型环保建材资源，继建成一座年产30万吨的临汶石膏矿后，又建起了石膏粉、石膏涂料和年生产能力6000平方米的石膏板生产线，实现石膏的深加工，跻身于中国一流大型建材企业行列。

管理团队

山东能源集团有限公司副董事长兼新汶矿业集团有限责任公司董事长、总经理、党委书记：张文。

新汶矿业集团有限责任公司党委副书记、纪委书记、职工董事：彭绪军。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：张圣国。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：葛茂新。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理、安全监察局局长：姚峰。

新汶矿业集团有限责任公司副总经理：周峰。

新汶矿业集团有限责任公司总工程师：辛恒奇。

新汶矿业集团有限责任公司工会主席：张明毅。

新汶矿业集团有限责任公司总法律顾问：陈传海。

综合利用前景广阔

根据煤气成分和应用条件，地下气化煤气可用于联合循环发电、提取纯H2，以及用作化工原料气、工业燃料气、城市民用煤气等。

煤气化是煤炭转化的重要形式之一，它在各类生产过程中起着承前启后的作用。煤制化工合成原料气在煤化工中有着重要的地位。国内外正在把煤化工发展成为以煤炭气化为基础的c1化学工业，使煤化工由能源型转向化工型。煤气化制得的合成气(c0+H2)作为化学工业的基本原料，在与石油化工的竞争中不断发展和提高。但煤化工要与石油化工和以天然气为原料的化工合成相竞争，必须有能耗低、投资小的气化技术为基础。而煤炭地下气化技术正是具有这样的特点，通过煤炭地下气化生产合成气，可以充分发挥煤炭地下气化的技术优势，为煤化工的发展提供新的扩展空间。

环境效益

煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下，采用充填技术，大大减少了地表下沉，无固体物质排放，因此煤炭地下气化减少了地面环境的破坏，这是其他洁净煤技术无法比拟的。地下气化煤气可以集中净化，脱除焦油、硫和粉尘等其他有害物质，甚至可降CO经地面变换后，采用分离技术将CO2分离出来储存或作其他用途，从而得到洁净煤气，因此，地下气化技术有利于解决大气污染问题。

地下气化煤气中H2含量在40%以上，分离后得到各种纯度的H2。H2是当今人类最理想的洁净能源，H2可储、可输性好，不仅是高能燃料，又可作为中间载能体使用，它转变灵活、使用方便、清洁卫生，在自然界中形成水-氢-水自然循环，所以氢能使一种可再生能源，符合人类可持续发展的需要。

煤炭资源的利用率

煤炭是我国国民经济发展的基础产业，但受传统井工开采技术水平的限制，随着开采强度的逐渐增大，大量的矿井报废或行将报废。据统计1953——1989年有报废矿井297处，1990年——2020年还有244处将报废，遗弃资源储量到目前为止已有300亿吨以上。利用煤炭地下气化技术，可使我国遗弃煤炭资源50%左右得到利用。煤炭地下气化技术还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。因此，地下气化大大提高了煤炭资源的利用率。

目前国内只有一家企业在从事煤炭地下气化技术产业化的实验和推广工作：即新奥气化采煤有限公司。新奥气化采煤有限公司是新奥集团下属全资子公司，是中国最早将煤炭地下气化技术发展成为产业的企业。公司整合了国内外最先进的煤炭地下气化技术，汇集了全世界最优秀的气化采煤技术研究人员，2011年11月4日“煤炭地下气化产业化关键技术”项目顺利通过863专家组的评审，标志着此项目已获得国家相关部委的支持，为气化采煤试验项目今后获得更多的政策和资金支持打开了通道，也为气化采煤早日实现产业化奠定了坚实的基础。