矿山科技

世界上单炉规模最大水煤浆气化炉首次投料成功

近日，单炉日处理煤炭4000吨级超大型多喷嘴对置式水煤浆气化装置在内蒙古煤制天然气项目中首次投料成功。该装置设计最大产气量达247500Nm3/h（CO＋H2），是目前国际在运行单炉最大产气量的气化炉。

此次煤制天然气项目的顺利投运，实现了华东理工大学煤气化技术在煤制天然气领域的首次应用。该项目共建设3台（2开1备）6.5MPa、直径4000mm的多喷嘴对置式水煤浆气化炉。该炉型是华东理工大学和兖矿集团有限公司承担的国家“十三五”重点研发计划项目课题开发的超大型气化炉（单炉日处理煤炭4000吨级），是目前世界上在运行的单炉规模最大的水煤浆气化炉。此次顺利投运，也是该超大型气化炉首次在示范企业之外的成功应用案例。

随着我国碳达峰、碳中和目标的提出，煤炭的清洁高效利用是节能减排的首要任务。现代煤化工企业核心装置气化炉的大型化是提高能源利用效率、降低项目总投资的有效途径之一。自2005 年首套多喷嘴对置式水煤浆气化千吨级示范装置运行至今，华东理工大学在气化装置大型化方面的研究与开发始终走在国际前列，先后实现了从单炉日处理煤炭1000 吨级到2000 吨级、3000 吨级和4000 吨级的跨越。

据了解，该煤制天然气项目位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗圣圆煤化工基地。项目以煤为原料生产合成天然气及液化天然气，是全国首家由民营企业投资建设的煤制天然气示范性项目。该项目建设共分2 期：一期工程投资约70 亿元，已于2014 年10月试车投产，4亿m3天然气全部液化；二期工程天然气液化项目（LNG）属于负荷型天然气液化工厂，项目计划投资120亿元，具体建设包括天然气净化、液化、液化天然气存储、运输以及相关配套设施，新增煤制天然气生产规模16 亿m3，并全部液化，处理天然气270万m3/日。

国内首套松软煤层气体定向钻进用高压制氮排渣装置试验成功

日前，由中国煤炭科工集团有限公司沈阳研究院自主研发的国内首套松软煤层气体定向钻进用高压制氮排渣装置，在山西天地王坡煤业有限公司3304运输顺槽顺利完成工业性试验，配合大功率定向钻进装备完成了瓦斯抽采钻孔4个，最大钻孔深度437m，平均钻孔深度312m。试验通过改变钻进装备的钻孔排渣工艺，在国内首次实现了压缩氮气辅助钻进排渣，减少了钻具对煤体的破坏，复合钻进方式提高了钻进排渣效率，解决了松软煤层长距离定向钻进易卡钻、易塌孔、深孔钻进困难等技术难题，为我国松软煤层瓦斯治理钻孔工艺提供了有效的技术保障。

在煤炭开采过程中，千米钻机施工岩层或硬质煤层效果较好，钻孔长度可达千米距离，但对于松软煤层长距离钻孔施工难度却较大。究其原因：一是松软煤层煤体自身力学性质较差，受钻头钻进扰动影响，孔壁煤体易发生破碎堵孔或卡钻等现象；二是压风供水排渣过程中，水流对孔壁煤体产生一定的侵蚀和冲刷，进一步降低了煤粒间摩擦系数，破坏煤体内原有结构，煤体强度降低导致塌孔；另外，压风打钻方式还存在钻孔着火的风险，施工安全隐患较大。

沈阳研究院针对以上松软煤层长距离钻孔施工难题，历时2年多时间，成功研制出国内首套煤矿用超高压膜分离制氮装备。该装备出口压力1.5～2.0MPa可调，产气量可达900m3/h，制氮效率高，压力损失小，适合长距离输送。与传统的制氮装置相比，具有氮气输出压力高的技术优势；与原有的供水、供风辅助钻进排渣工艺相比，采用惰性气体防火效果更好，施工过程更安全可靠。适用于煤矿井下松软煤层定向钻进中辅助氮气排渣，钻孔施工防自燃发火，有效保障松软煤层钻孔施工安全。

此次高压制氮排渣装备在天地王坡煤矿试验成功，标志着沈阳研究院在配套松软煤层连续钻进工艺技术方面取得了新突破，开创了惰性气体辅助钻孔施工工艺先例，其在煤矿瓦斯钻孔抽采领域的推广应用，必将大大提升煤层气抽采钻孔施工效率，为煤矿安全生产提供了有力技术支撑。