毛　飛

四川發(fā)展（控股）有限責(zé)任公司

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煤炭地下氣化是我國(guó)化石原料供給側(cè)創(chuàng)新方向

毛飛

四川發(fā)展（控股）有限責(zé)任公司

毛飛. 煤炭地下氣化是我國(guó)化石原料供給側(cè)創(chuàng)新方向. 天然氣工業(yè), 2016,36(4):103-111.

摘 要中國(guó)能源需求量巨大，在富煤、貧油、少氣、可再生能源總量有限且增速較慢的能源格局下，如何安全、清潔、高效開(kāi)采和利用煤炭已成為討論的焦點(diǎn)。為此，剖析了當(dāng)前煤化工及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）等煤炭利用方式所面臨的問(wèn)題，提出煤炭地下氣化技術(shù)是一種符合現(xiàn)實(shí)需求的選擇。研究結(jié)果認(rèn)為，煤炭地下氣化技術(shù)在安全與環(huán)境、優(yōu)勢(shì)資源綜合利用、經(jīng)濟(jì)可行性等多個(gè)方面都具有優(yōu)勢(shì)，可作為煤化工和IGCC的前端支撐和保障。在當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)下，應(yīng)從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)入手，推動(dòng)煤炭地下氣化技術(shù)的發(fā)展：①加強(qiáng)技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)，建立可行性研究綜合評(píng)價(jià)體系，制訂產(chǎn)業(yè)化行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；②給予煤炭地下氣化產(chǎn)品精準(zhǔn)的市場(chǎng)定位，關(guān)注產(chǎn)品全流程綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，先技術(shù)可行，后經(jīng)濟(jì)優(yōu)化；③建立完善的運(yùn)作及管理模式，嚴(yán)格把控高效、環(huán)保、安全、和諧、簡(jiǎn)潔的產(chǎn)業(yè)鏈目標(biāo)。結(jié)論認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)煤炭地下氣化的規(guī)?；瘜⒂辛ν苿?dòng)我國(guó)化石原料供給側(cè)的優(yōu)化創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞中國(guó) 煤炭地下氣化 化石原料 供給側(cè)創(chuàng)新 潔凈化石能源 煤化工 IGCC 能源安全

2014年中國(guó)能源供應(yīng)量占全球的19％，而消費(fèi)量則占全球的23％， 天然氣消費(fèi)量增長(zhǎng)率為8.6％，石油消費(fèi)量增長(zhǎng)率為3.3％，進(jìn)口原油3×108t、天然氣583×108m3，油、氣對(duì)外依存度分別為61％ 和30％。在全球經(jīng)濟(jì)低迷的情況下，2015年中國(guó)天然氣消費(fèi)量仍繼續(xù)增長(zhǎng)，達(dá)到1 800×108m3，占全球消費(fèi)總量的5％～6％。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，中國(guó)將在2020年代中期超過(guò)俄羅斯成為全球第二大天然氣消費(fèi)國(guó)，在2030年前后超過(guò)美國(guó)成為世界上最大的石油消費(fèi)國(guó)[1]。到2030年中國(guó)天然氣總消費(fèi)量將達(dá)到5 800×108m3，占全球總用量的10％，人均年天然氣用量約450 m3，是當(dāng)前消費(fèi)量的3倍，雖然基本達(dá)到目前的世界平均水平，但仍不及美國(guó)當(dāng)前人均用量的20％。加大天然氣利用的比例已成為國(guó)家和全社會(huì)的共識(shí)，這從中國(guó)近年來(lái)天然氣消費(fèi)量、進(jìn)口量及其增速[2]、燃?xì)庀M(fèi)量及其增速[3]的實(shí)際數(shù)據(jù)及國(guó)家對(duì)天然氣的規(guī)劃和引導(dǎo)報(bào)告中都可以得到進(jìn)一步的印證[4]。

相對(duì)于中國(guó)每年巨大的能源需求量，除了煤炭產(chǎn)量能夠滿(mǎn)足、儲(chǔ)采比也相對(duì)較高外，其他常規(guī)化石能源的儲(chǔ)采比則嚴(yán)重不足，其中石油僅為11.9年，天然氣僅為25.7年，且當(dāng)前新增油氣儲(chǔ)量探明率嚴(yán)重低于消費(fèi)量增長(zhǎng)率[1]。預(yù)測(cè)到2030年國(guó)內(nèi)油氣類(lèi)清潔化石原料的自給率不足40％，其供需矛盾相當(dāng)突出。這樣龐大的化石原料供應(yīng)缺口，在全世界范圍內(nèi)也是不可忽視的。歷史上日本、歐洲和現(xiàn)在烏克蘭的多次遭遇已經(jīng)證明，能源自給率太低會(huì)給發(fā)展帶來(lái)極大的掣肘和切膚之痛[5]，如果中國(guó)化石能源的供給過(guò)多地寄希望于國(guó)際供應(yīng)，價(jià)格的穩(wěn)定性和供給的可持續(xù)性都將得不到保障，這類(lèi)不確定性因素甚至?xí){到國(guó)家安全。在我國(guó)富煤、貧油、少氣、可再生能源總量有限且增速較慢的能源格局下，討論的重點(diǎn)已經(jīng)不再是是否使用煤炭，而更多的則是如何安全、清潔、高效開(kāi)采和利用煤炭。在當(dāng)前的形勢(shì)下，煤炭地下氣化是一種符合現(xiàn)實(shí)需求的選擇。

1 煤炭地下氣化及其研究現(xiàn)狀

煤炭地下氣化是煤炭開(kāi)發(fā)技術(shù)之一，是將處于地下的煤進(jìn)行有控制地燃燒，通過(guò)煤的熱及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過(guò)程，變物理采煤為化學(xué)采煤，實(shí)現(xiàn)“采煤不見(jiàn)煤”的能源潔凈開(kāi)采和利用。

1.1 產(chǎn)業(yè)歷程

1.1.1 國(guó)外研究進(jìn)展

自1888年門(mén)捷列夫提出煤炭地下氣化的設(shè)想以來(lái)，多個(gè)國(guó)家在煤炭地下氣化領(lǐng)域做了大量的研究工作。截至目前，國(guó)外實(shí)施的地下氣化項(xiàng)目約有33個(gè)，主要集中在蘇聯(lián)地區(qū)、美國(guó)、澳大利亞、南非、加拿大和歐洲地區(qū)。

美國(guó)在20世紀(jì)70～80年代，由當(dāng)時(shí)的勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等科研部門(mén)在幾個(gè)項(xiàng)目基地進(jìn)行了38次試驗(yàn)，研究出了“后退式煤炭地下氣化”技術(shù)[5]。美國(guó)將該項(xiàng)技術(shù)定位為國(guó)家能源安全緊急時(shí)期的技術(shù)儲(chǔ)備，在國(guó)家能源遇到危機(jī)時(shí)啟用，對(duì)其技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益方面沒(méi)有再展開(kāi)系列優(yōu)化研究。

蘇聯(lián)地區(qū)：由Skochinsky國(guó)家礦業(yè)研究院研發(fā)了地下氣化技術(shù)，已經(jīng)將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于蘇聯(lián)范圍內(nèi)的多個(gè)礦井中，也被證明了其技術(shù)可行。截至目前，在蘇聯(lián)地區(qū)已經(jīng)實(shí)施的地下氣化項(xiàng)目6個(gè)[6]，其中烏茲別克斯坦的安格林項(xiàng)目[7]是全世界唯一還在運(yùn)行的煤炭地下氣化項(xiàng)目。

加拿大公司在與美國(guó)公司合作并借鑒后者地下煤炭氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷地自我研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，研發(fā)出εUCG技術(shù)[8]。該項(xiàng)技術(shù)基本代表了目前西方國(guó)家地下氣化技術(shù)的主流，并已直接或間接應(yīng)用到澳大利亞、南非、印度、中國(guó)等國(guó)家的地下氣化試驗(yàn)中。加拿大公司自稱(chēng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的工業(yè)化。

澳大利亞煤炭地下氣化工作是在引進(jìn)加拿大技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。截至目前，澳大利亞的煤炭地下氣化工業(yè)性試驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)是最全的，代表項(xiàng)目有Linc公司的慶奇拉[9]地下煤氣化制油項(xiàng)目。

南非多年前就開(kāi)展了煤制油項(xiàng)目，有一定的煤化工基礎(chǔ)，但是煤炭地下氣化項(xiàng)目技術(shù)基本是直接或者間接引進(jìn)加拿大的εUCG技術(shù)。2006—2012年南非在Eskom等地[9]進(jìn)行了相關(guān)的工業(yè)性試驗(yàn)，并計(jì)劃實(shí)施更大規(guī)模的工業(yè)性試驗(yàn)，但是截至目前也沒(méi)有展開(kāi)實(shí)質(zhì)性的工作。

目前正在準(zhǔn)備進(jìn)行煤炭地下氣化技術(shù)研究的國(guó)家的有英國(guó)、巴基斯坦、保加利亞、越南和波蘭等；歐盟、印度等國(guó)家和地區(qū)則在關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展。英國(guó)自從1912年起率先在全世界開(kāi)展第一次地下氣化試驗(yàn)后，最近再次在北海盆地批準(zhǔn)了61 274×104m2的煤炭礦權(quán)供地下氣化研究。波蘭中央礦業(yè)研究所與澳大利亞Linc公司合作承擔(dān)歐盟的HUGE2地下氣化項(xiàng)目，該項(xiàng)目是對(duì)歐盟深部煤層氣化HUGE項(xiàng)目的后續(xù)研究。印度政府正在起草煤炭地下氣化政策，巴基斯坦與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作在首都以北360 km的沙漠中進(jìn)行了初步試驗(yàn)。

從實(shí)施效果來(lái)看，安格林及慶奇拉項(xiàng)目最能體現(xiàn)行業(yè)的綜合水平。安格林煤炭地下氣化站建于1961年，采用無(wú)井式，該氣化站是把地下的褐煤氣化成動(dòng)力煤氣，供給安格林熱力發(fā)電站與重油摻燒發(fā)電使用，該氣化站的生產(chǎn)能力為100×104m3/d。慶奇拉項(xiàng)目于1999年就開(kāi)始示范，截至2013年因爭(zhēng)執(zhí)了多年、但無(wú)法證明對(duì)環(huán)境無(wú)影響而全面停止，該項(xiàng)目的技術(shù)特點(diǎn)之一是實(shí)現(xiàn)了負(fù)壓氣化且直接將氣化的煤氣制成合成油，是全球第一個(gè)形成煤炭氣化—煤氣凈化—合成石油的代表項(xiàng)目。

1.1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的余力[10]、王作棠[11]、梁杰[12]、楊蘭和[13]、劉淑琴[14]，以及國(guó)家煤礦安監(jiān)總局的柴兆喜[15]、華北科技學(xué)院李文軍等研究人員及其團(tuán)隊(duì)，在引進(jìn)和吸收蘇聯(lián)、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的技術(shù)后，先后在徐州、唐山、新汶、中梁山、華亭、烏蘭察布等地開(kāi)展了試驗(yàn)，基本以有井式氣化為主。最具代表性的是原新汶礦務(wù)局所屬的孫村、協(xié)莊和鄂莊煤礦所承擔(dān)的國(guó)家“863計(jì)劃”地下氣化項(xiàng)目。

從技術(shù)階段來(lái)看，20世紀(jì)80年代以前，中國(guó)以吸收消化蘇聯(lián)技術(shù)為主；20世紀(jì)90年代開(kāi)始引進(jìn)美國(guó)技術(shù)；21世紀(jì)初吸收消化西方和蘇聯(lián)技術(shù)的同時(shí)有所創(chuàng)新，逐漸形成了以“長(zhǎng)通道、大斷面、兩階段、正反向”（簡(jiǎn)稱(chēng)LLTS-UCGP）和逆向燃燒氣化為代表的理論和技術(shù)。我國(guó)在20世紀(jì)50年代就曾先后在鶴崗、撫順、皖南進(jìn)行煤炭地下氣化研究，直至1985年在徐州的馬莊礦和新河礦才有了明顯的技術(shù)突破。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在馬莊礦厚度1.15 m、傾角68°的煤層條件下，將埋深80 m的殘留煤柱進(jìn)行了氣化，獲取了日產(chǎn)16×104m3熱值為4 MJ/m3的煤氣；在新河的試驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)2～4 m厚的急傾斜煤層氣化，獲取了日產(chǎn)20×104m3熱值在3.2～5.6 MJ/m3煤氣的成果。1995年中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在河北唐山劉莊礦建立了2個(gè)氣化爐進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，并獲得高產(chǎn)氣流，但后來(lái)因存在裂隙導(dǎo)致氣體漏失嚴(yán)重而不得不降低氣化壓力運(yùn)行，該項(xiàng)目運(yùn)行了4年后因煤炭耗盡而停爐。1999年山東新汶礦業(yè)集團(tuán)與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作在三對(duì)物理開(kāi)采礦井利用殘留煤柱進(jìn)行為期13年的氣化試驗(yàn)，該項(xiàng)目首次嘗試在2.5 m厚的緩傾斜氣肥煤中試驗(yàn)，通過(guò)不斷摸索注入空氣和富氧水蒸氣所產(chǎn)出煤氣的產(chǎn)量、成分、熱值等數(shù)據(jù)，研究不同爐型、不同氣化面長(zhǎng)度和寬度，探索煤氣熱值在地面供熱、供氣、發(fā)電等項(xiàng)目上的綜合利用。該項(xiàng)目為中國(guó)煤炭地下氣化積累了大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)項(xiàng)目的進(jìn)一步優(yōu)化提供了系統(tǒng)、科學(xué)的依據(jù)。2007年重慶中梁山煤電氣有限公司在3.5 m厚的急傾斜焦煤中試驗(yàn)，該項(xiàng)目成功點(diǎn)火，但因煤氣中含大量H2S污染環(huán)境而停止。2010年華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司在煤柱中進(jìn)行的試驗(yàn)取得成功，并進(jìn)一步摸索了富氧水蒸氣氣化后發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。由新奧集團(tuán)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）等幾家單位聯(lián)合組建的煤炭地下氣化公司，聘請(qǐng)了烏茲別克斯坦煤炭地下氣化項(xiàng)目的總工程師、氣化車(chē)間主任作為首席專(zhuān)家，首次在中國(guó)進(jìn)行無(wú)井式、近水平地下氣化技術(shù)探索，該煤層埋深280 m，煤厚6～8 m，鉆孔間距30～40 m，2007年10月實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火并穩(wěn)定出氣，形成日產(chǎn)空氣煤氣30×104m3、日產(chǎn)富氧煤氣15×104m3、日氣化煤炭100 t的規(guī)模，2009年6月項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)低熱值煤氣示范性發(fā)電，裝3臺(tái)500 kW的發(fā)電機(jī)組，發(fā)電783天，由于未作煤氣利用的進(jìn)一步規(guī)劃，導(dǎo)致富余煤氣排空。項(xiàng)目于2014年底完成其試驗(yàn)功能后停止產(chǎn)氣，目前正考慮優(yōu)化后再做規(guī)?；芯?。規(guī)劃第一期產(chǎn)LNG 為2×108m3/a，一爐八面，共7個(gè)爐，日產(chǎn)合成氣340×104m3，總投資15億元～20億元；規(guī)劃第二期產(chǎn)LNG為5×108m3/a。

中國(guó)近期實(shí)施的項(xiàng)目包括：2015年剛結(jié)題的、由新奧集團(tuán)承擔(dān)的國(guó)家“863計(jì)劃”“煤炭地下氣化產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目；由中國(guó)節(jié)能環(huán)保集團(tuán)公司與重慶中梁山煤電氣有限公司合作、2015年12月開(kāi)鉆的“中梁山急傾斜薄煤層群煤層氣抽采與煤炭地下氣化一體化”項(xiàng)目。目前正在準(zhǔn)備實(shí)施的項(xiàng)目包括：貴州盤(pán)江精煤股份有限公司與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作的貴州省重大科技專(zhuān)項(xiàng)山腳樹(shù)煤礦地下氣化項(xiàng)目，重慶能源集團(tuán)與澳大利亞Linc公司合作的三匯三礦地下氣化項(xiàng)目等。綜上可知，中國(guó)是當(dāng)前地下氣化試驗(yàn)場(chǎng)地最多、研究最為活躍的國(guó)家之一，但在規(guī)?；P(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈延伸方面還有待于深入研究。

1.1.3 國(guó)內(nèi)外代表性研究項(xiàng)目分析及趨勢(shì)

通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外部分具有代表性的煤炭地下氣化項(xiàng)目可知（表1），國(guó)外基本以無(wú)井式為主，無(wú)井式可充分體現(xiàn)其建礦靈活、成本低、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但也暴露出鉆孔數(shù)量多，單孔氣化煤量有限、資源利用率低等缺點(diǎn)；國(guó)內(nèi)基本以有井式為主，其建井成本高，但后期巷道、鉆孔成本低，資源利用率相對(duì)較高，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性更好，尤其能體現(xiàn)其利用生產(chǎn)礦井已有設(shè)施、設(shè)備、系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)已實(shí)施的有井式項(xiàng)目基本都是利用老礦井的基礎(chǔ)設(shè)施。在鉆井及控制技術(shù)日益成熟、成本逐步降低的情況下，針對(duì)新的、埋深較大煤炭資源將會(huì)更多地使用無(wú)井式地下氣化；針對(duì)已有礦山的深部資源或現(xiàn)有煤柱，將更多地采用有井式地下氣化。

表1　國(guó)內(nèi)外部分煤炭地下氣化代表項(xiàng)目煤氣產(chǎn)品參數(shù)表

無(wú)論是無(wú)井式還是有井式，煤氣熱值主要與注入氣化劑的水、氧含量有關(guān)。數(shù)據(jù)表明（表1），注空氣產(chǎn)出的煤氣（簡(jiǎn)稱(chēng)空氣煤氣）熱值均偏低，基本在3～7 MJ/m3，而注入“富氧水蒸氣”產(chǎn)出煤氣（簡(jiǎn)稱(chēng)富氧水煤氣）的熱值基本在9～14 MJ/m3之間。為提高單位熱值、實(shí)現(xiàn)規(guī)模氣化，使用“富氧水蒸氣”氣化劑是今后煤炭地下氣化技術(shù)發(fā)展的主要方向。

從煤氣成分來(lái)看，有用氣體主要是H2、CO、少量的CH4和CmHn?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)注入氣中O2和H2O的比例來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品氣成分中H2/CO比值的要求。也可以通過(guò)工藝調(diào)控，像慶奇拉項(xiàng)目一樣實(shí)現(xiàn)采CH4與煤炭地下氣化結(jié)合，甚至未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)當(dāng)前歐盟實(shí)驗(yàn)中已證明、在高壓環(huán)境下實(shí)現(xiàn)盡可能多生成CH4的目標(biāo)。

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目研究分析可知，有限的工程案例證明地下氣化理論和技術(shù)是可行的，但所有的工作基本都是“為氣化而氣化”，行業(yè)內(nèi)只有個(gè)別初級(jí)的產(chǎn)業(yè)鏈案例，均沒(méi)有形成連續(xù)、規(guī)?；?、經(jīng)濟(jì)可行的項(xiàng)目。近期因歐洲受?chē)?guó)際關(guān)系影響，而我國(guó)受環(huán)境容量限制，加之該技術(shù)具有的巨大前景，多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都對(duì)該技術(shù)表示了關(guān)注或開(kāi)展了研究，很多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在謀劃推動(dòng)煤炭地下氣化的產(chǎn)業(yè)化。

1.2 已經(jīng)解決的問(wèn)題

1.2.1 煤炭氣化相關(guān)理論基礎(chǔ)問(wèn)題

借助煤炭學(xué)、煤質(zhì)學(xué)、煤化學(xué)、燃燒學(xué)、采礦學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，已經(jīng)基本驗(yàn)證了煤炭地下氣化的燃燒及煤氣化工合成理論，掌握了大量的煤炭氣化及煤氣化工合成的技術(shù)，總結(jié)了很多的經(jīng)驗(yàn)。美國(guó)能源部宣稱(chēng)，一旦發(fā)生能源危機(jī)，將廣泛使用煤炭地下氣化技術(shù)生產(chǎn)煤氣，以解決國(guó)家急需。

1.2.2 規(guī)?；a(chǎn)基礎(chǔ)配套

地質(zhì)、采礦、化工、材料、機(jī)械、信控等行業(yè)的發(fā)展，為地下氣化工程實(shí)施中所需要的評(píng)價(jià)、氣化劑、建爐、測(cè)控、煤氣集輸?shù)忍峁┝瞬糠诸?lèi)似裝備供研究和改進(jìn)，為進(jìn)一步研發(fā)提供了基礎(chǔ)配套。以澳大利亞煤炭地下氣化聯(lián)合地面制油項(xiàng)目為代表的煤炭地下氣化項(xiàng)目的成功實(shí)施，證明地下氣化技術(shù)路線(xiàn)和工藝設(shè)備是可行可用的。

2 煤炭地下氣化技術(shù)的相對(duì)優(yōu)勢(shì)

2.1 煤炭地下氣化的安全與環(huán)境優(yōu)勢(shì)

受現(xiàn)有的采礦方法和技術(shù)限制，傳統(tǒng)煤炭開(kāi)采無(wú)法克服瓦斯、頂板、水害、火災(zāi)、放炮、機(jī)電、運(yùn)輸?shù)仁鹿始拔蔚嚷殬I(yè)病，若不能從開(kāi)采原理上變革，將難以從根本上杜絕該類(lèi)事故的發(fā)生。中國(guó)煤炭每百萬(wàn)噸死亡率從2004年的3.08人降低到了2015年的0.157人，雖然取得了明顯的成效，但該值仍然是美國(guó)的8～10倍。而受傷、硅肺病、職業(yè)中毒、噪聲聾等慢性病的社會(huì)損失也比較大。煤炭地下氣化由于其變物理采煤為化學(xué)采煤，大大減少了從業(yè)人員的數(shù)量，有限的氣化操作人員基本不需要直接與煤體接觸，產(chǎn)出煤氣通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)降孛妫瑥亩鴱母旧媳苊饬松鲜鍪鹿屎吐殬I(yè)病的發(fā)生。

煤炭開(kāi)采過(guò)程中還導(dǎo)致我國(guó)出現(xiàn)地表塌陷（30×108m2）、矸石壓占并污染土地（1.2×108m2）、水土流失、破壞水資源、溫室氣體CH4釋放等問(wèn)題，而儲(chǔ)、裝、運(yùn)過(guò)程中有可能導(dǎo)致煤塵污染和運(yùn)輸事故，燃煤也會(huì)造成大量煤煙型污染。數(shù)據(jù)表明我國(guó)CH4排放量約占全世界的60％，燃煤釋放煙塵、CO2、 NOx、SO2分別約占全國(guó)總排放量的60％、71％、67％和87％[16]。到2035年，中國(guó)碳排量放將占全球30％，全面超過(guò)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織的國(guó)家。

為破解環(huán)境承載能力不足，近十年來(lái)中國(guó)審批了80多個(gè)相對(duì)環(huán)保的地面煤化工項(xiàng)目，目前我國(guó)已經(jīng)建成和在建的煤制天然氣能力為114×108m3/a，正在前期論證的產(chǎn)能有680×108m3/a；已投產(chǎn)的煤制烯烴產(chǎn)能有1 136×104t/a，建設(shè)中的產(chǎn)能有1 439×104t/ a；已投產(chǎn)的煤制乙二醇產(chǎn)能有332×104t/a，建設(shè)中的有245×104t/a，處于前期工作和規(guī)劃中的項(xiàng)目產(chǎn)能有650×104t/a；上述煤化工項(xiàng)目涉及的總資金量達(dá)到1.3萬(wàn)億元人民幣。

現(xiàn)有的地面煤化工和IGCC盡管較傳統(tǒng)煤化工及燃煤電廠(chǎng)有所改善，但由于沒(méi)有從根本上改變煤炭采選、運(yùn)輸、在地面氣化、液化等前端的諸多環(huán)節(jié)。因此無(wú)法從根本上改善在此過(guò)程帶來(lái)的安全和環(huán)境問(wèn)題。這也導(dǎo)致很多煤化工項(xiàng)目和為數(shù)不多的IGCC項(xiàng)目因高鹽廢水等環(huán)保問(wèn)題，在建設(shè)甚至運(yùn)行中被緊急叫停，開(kāi)工率極低。

煤炭地下氣化過(guò)程中只將氣體帶出地面，而將大量灰渣、重金屬鹽等物質(zhì)留在原地，將大量的水蒸氣和余熱又循環(huán)利用，將難處理的SO2和NOx變成易處理的H2S和N2及含N化合物。這既降低了地表沉降量，又最大限度地不擾動(dòng)地下巖石圈和水圈，還節(jié)約了大量的尾礦占地，更是將物理開(kāi)采排放的CH4、H2S等充分利用，在大大減少了運(yùn)輸量的同時(shí)還減少了粉塵等有害物的排放。

2.2 煤炭地下氣化的資源綜合利用及能效優(yōu)勢(shì)

截至2013年中國(guó)探明的煤炭?jī)?chǔ)量為1.48×1012t，其中國(guó)家禁止常規(guī)開(kāi)采的高硫煤量占探明量的8％，難利用的低品位褐煤占12％以上。據(jù)2013年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，遺棄的煤炭超過(guò)300×108t，埋深超過(guò)1 000 m的煤炭資源量約2.7×1012t。若計(jì)入目前已經(jīng)開(kāi)工、運(yùn)行及物理開(kāi)采中大量呆滯涉煤投資，全社會(huì)涉煤呆滯資金數(shù)額更加龐大。同時(shí)，如何把已經(jīng)獲得的高硫、煤與瓦斯突出、開(kāi)采難度大的呆滯資源和已有設(shè)施盤(pán)活利用起來(lái)，仍是當(dāng)前煤炭產(chǎn)業(yè)應(yīng)思考的重大方向性問(wèn)題。

煤炭地下氣化既能開(kāi)發(fā)常規(guī)煤炭可開(kāi)采的煤層，也能安全、高效、環(huán)保地開(kāi)采高硫煤、低品位褐煤和瓦斯、水害嚴(yán)重等難開(kāi)發(fā)煤炭，更能夠回收物理開(kāi)采礦井遺棄的煤炭和未開(kāi)發(fā)的深部煤炭資源。在地下氣化的過(guò)程中，能綜合循環(huán)利用礦井水實(shí)現(xiàn)零排放，也能將煤中的硫和煤氣熱能回收利用，還能回收煤焦油等更高價(jià)值的產(chǎn)品，做到資源分類(lèi)、循環(huán)利用的同時(shí)又保護(hù)了環(huán)境。

我國(guó)煤炭資源與水資源是逆向分布的，富煤區(qū)往往缺水，國(guó)家在地面煤化工政策上基本是“以水定產(chǎn)”。若通過(guò)UCG破解煤化工前端制煤氣過(guò)程中耗水量大、排放大量雜鹽廢水等瓶頸問(wèn)題，將為煤化工的綠色、可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。

筆者經(jīng)過(guò)理論結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)算（表2），以年氣化原煤14×104、56×104、140×104t這3種規(guī)模來(lái)計(jì)算，分別能獲取3.78×108、15.12×108、37.80×108m3煤氣，最終可分別獲取23.73×108、94.93×108、237.34×108MJ的熱能，噸煤耗氧量307 m3，噸煤耗水量0.25 t。這些數(shù)據(jù)表明其能效較傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

表2　煤炭地下氣化物料平衡表

煤炭地下氣化在提高資源回收率的同時(shí)，因其主要產(chǎn)品為CO和H2，可以有效提高能量的轉(zhuǎn)化效率。從表3可知，煤炭物理開(kāi)采和常規(guī)發(fā)電僅得到了約23％的綜合能效，即使采用超超臨界的方式，其綜合能量轉(zhuǎn)化率也僅為30％；若采用UCG-IGCC方式，在采礦回收率大大提高的同時(shí)，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電能效也能進(jìn)一步提高，理論綜合能效可提高到50％；若能充分發(fā)揮碳一化工的優(yōu)勢(shì)，UCG—煤化工理論綜合能效將達(dá)到63％，是超超臨界機(jī)組綜合效率的兩倍多。根據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)20年世界47％的能源將以電能的形式被消費(fèi)，若能進(jìn)一步解決IGCC前端制煤氣過(guò)程的環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綜合能效的提高，則IGCC將具有更廣泛的產(chǎn)業(yè)前景。

能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀表明，中國(guó)更適合走煤炭深加工利用的路徑。但目前的煤化工和IGCC因技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性欠佳，同時(shí)存在（尤其是與水）環(huán)境相關(guān)的重大問(wèn)題，在煤的清潔利用方面尚未找到較為合理的出路。在綜合考慮各類(lèi)資源供給的可持續(xù)性、能效、環(huán)境、安全、技術(shù)可行性、國(guó)家現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和布局等重大因素后，筆者認(rèn)為新型煤化工和IGCC是中國(guó)化石原料供給的方向。而煤炭地下氣化技術(shù)恰好可作為IGCC和現(xiàn)代煤化工的前端給予支撐和保障，是中國(guó)可持續(xù)化石原料供給的出路之一，在改善環(huán)保，引領(lǐng)煤炭、煤化工、火電產(chǎn)業(yè)升級(jí)等方面可起到重要作用。

表3　煤炭物理開(kāi)采和地下氣化各自后續(xù)過(guò)程能量轉(zhuǎn)化效率對(duì)比表

2.3 煤炭地下氣化的經(jīng)濟(jì)可行性

在上述能效分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析煤炭地下氣化的經(jīng)濟(jì)可行性。通過(guò)實(shí)地調(diào)研和分析部分國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)施的項(xiàng)目，以現(xiàn)有物理開(kāi)采礦山建設(shè)成本為參照，采用最簡(jiǎn)單的產(chǎn)品利用（發(fā)電）方式估算其經(jīng)濟(jì)性。其中，煤炭資源成本同物理開(kāi)采一樣按照傳統(tǒng)勘探成本計(jì)，發(fā)電綜合熱效率按36％計(jì)，電產(chǎn)品單價(jià)按0.44元/（kW·h）計(jì)，建礦成本參照現(xiàn)行井工煤礦計(jì)算。從投資來(lái)看，在前述3種規(guī)模下，投資成本分別約為3.4×108、9.6×108和23.1×108元，各類(lèi)準(zhǔn)入建設(shè)成本占5.41％～12.6％，制氧裝備建設(shè)成本占21％～49％，礦建成本占72.84％～37.86％。由表4可知，噸煤總建設(shè)成本在2 442～1 653元之間（其中發(fā)電成本為1 060元/t），但規(guī)模超過(guò)56×104t/ a后，建設(shè)成本下降有限，說(shuō)明60×104～150×104t/a的氣化規(guī)模是經(jīng)濟(jì)合理的。從運(yùn)營(yíng)成本來(lái)看，噸煤發(fā)電成本都在203元/t，前述3種規(guī)模下氣化成本分別為292元/t、224元/t、214元/t，噸煤利潤(rùn)分別為48元/t、116元/t、126元/t，靜態(tài)投資回收期分別約為12.2年、7.7年、7.2年。

表4　煤炭地下氣化直接發(fā)電方案投資回報(bào)分析表

在上述單項(xiàng)目計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)比100×104t產(chǎn)能的原煤銷(xiāo)售、發(fā)電、地下氣化發(fā)電、氣化后CH4合成幾種能源利用方式的投資、收入、資源利用率及發(fā)展方式可知（表5），煤炭地下氣化發(fā)電相對(duì)于原煤銷(xiāo)售和發(fā)電而言，建設(shè)成本只有50％～75％，氣化后CH4化也僅僅與銷(xiāo)售原煤的投資相當(dāng)，而能效利用率明顯優(yōu)于原煤銷(xiāo)售或發(fā)電，并可充分發(fā)揮滾動(dòng)投資的優(yōu)勢(shì)。就單位投資的收益而言，氣化發(fā)電及氣化后CH4化的收入明顯優(yōu)于原煤銷(xiāo)售或發(fā)電。宏觀(guān)投資回報(bào)的分析也進(jìn)一步證明，規(guī)模化煤炭地下氣化具有良好的經(jīng)濟(jì)前景。

表5　煤炭不同利用方式的概略投資收益比較表

總之，無(wú)論是物料平衡、單項(xiàng)目財(cái)務(wù)分析還是煤炭的不同利用方式分析均表明，若能解決規(guī)?；a(chǎn)的問(wèn)題，煤炭地下氣化技術(shù)將具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)前景。

3 當(dāng)前存在的難點(diǎn)及下一步發(fā)展的建議

3.1 當(dāng)前存在的難點(diǎn)

盡管理論研究和試驗(yàn)性工程案例表明煤炭地下氣化技術(shù)可行，但當(dāng)前的研究既沒(méi)攻克規(guī)?；禾康叵職饣年P(guān)鍵技術(shù)，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；徒?jīng)濟(jì)可行的工業(yè)化目標(biāo)。因此這一技術(shù)還處于工業(yè)性試驗(yàn)階段，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，也沒(méi)有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

已經(jīng)試驗(yàn)項(xiàng)目基本僅停留在“工業(yè)性試驗(yàn)”階段，除安格林項(xiàng)目外，沒(méi)有其他項(xiàng)目單井長(zhǎng)期年氣化煤炭利用規(guī)模超過(guò)5×104t，更談不上連續(xù)規(guī)?；\(yùn)行。截至目前，全世界既沒(méi)有有賬可查的規(guī)?；?xiàng)目，也沒(méi)有形成行業(yè)的工藝技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，更沒(méi)有成熟的成套煤炭地下氣化集成裝備可用。

相對(duì)于一般性工程試驗(yàn)而言，煤炭地下氣化屬于資源、技術(shù)、資金、人才、市場(chǎng)密集型項(xiàng)目，導(dǎo)致能做的試驗(yàn)數(shù)量有限。因此在氣化規(guī)模、工業(yè)化指標(biāo)的獲取、造爐裝備、集輸裝備、安全環(huán)保及循環(huán)節(jié)能等方面研究不足。實(shí)踐已經(jīng)證明了其“理論可行”，當(dāng)前重點(diǎn)需要解決“技術(shù)合理”和“安全高效”這兩大類(lèi)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。

3.1.1 技術(shù)問(wèn)題

當(dāng)前技術(shù)方面最主要的問(wèn)題是產(chǎn)品氣質(zhì)量和控制不穩(wěn)定。目前對(duì)地下氣化爐的控制基本處于盲燒狀態(tài)，荒煤氣質(zhì)量不穩(wěn)定；氣化規(guī)模小，需要克服氣化燃燒影響的寬度小和推進(jìn)長(zhǎng)度短等瓶頸問(wèn)題，從而提高氣化煤量；氣化劑成本高，以O(shè)2、水蒸氣為主的氣化劑是煤氣產(chǎn)品的重要原料之一，其成本占比大，需要以更加低廉的成本獲取、高效利用高濃度O2和高溫水蒸氣等氣化劑原料；當(dāng)前鉆孔/巷道工程量大，導(dǎo)致成本居高不下，而現(xiàn)有的人工技術(shù)造爐成本過(guò)高，缺乏良好的機(jī)械造爐技術(shù)和高精度裝備；無(wú)成熟規(guī)?；斚到y(tǒng)，未系統(tǒng)性考慮高溫、高壓、高毒、易燃易爆、高腐蝕、長(zhǎng)距離、大流量荒煤氣的安全與節(jié)能集輸；安全環(huán)保節(jié)能儲(chǔ)備不足，煤氣產(chǎn)品成分復(fù)雜，含有大量多種有益、有害物質(zhì)，同時(shí)具有大量的熱能，這些荒煤氣及其熱能用好了是寶貴的資源，反之則是浪費(fèi)甚至是污染，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、精細(xì)分類(lèi)、分別利用，而目前這方面的研究還不夠明晰。

3.1.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)性

常規(guī)的煤氣化工系統(tǒng)其建設(shè)投資大，當(dāng)前地下氣化項(xiàng)目因其產(chǎn)量和品質(zhì)均不穩(wěn)定，其高附加值利用受限，導(dǎo)致對(duì)荒煤氣產(chǎn)品的處理及利用較為粗放和單一。已實(shí)施的項(xiàng)目中，煤氣基本都直接用作加熱或小裝機(jī)容量燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電，因受其成本、價(jià)格及利用效率的制約，根本無(wú)法發(fā)揮煤氣產(chǎn)品中多種成分細(xì)分后可做高附加值原料的優(yōu)勢(shì)，其經(jīng)濟(jì)效益還不理想，這直接導(dǎo)致企業(yè)缺乏信心和動(dòng)力。

目前的研發(fā)僅考慮了氣化直接投入與直接產(chǎn)出的問(wèn)題，既沒(méi)有從盆地和井田礦藏開(kāi)發(fā)、礦井系統(tǒng)安全、其他建設(shè)投入減少、生產(chǎn)成本降低、環(huán)保等方面統(tǒng)籌考慮，也沒(méi)有針對(duì)物理開(kāi)采高瓦斯及突出煤層礦井作為保護(hù)層開(kāi)采等拓展功能用途的規(guī)劃，更沒(méi)有利用好地下氣化所帶來(lái)的其他收益。

3.1.3 組織管理

該項(xiàng)目涉及礦業(yè)、化工、機(jī)械、材料、信控、地質(zhì)、鉆井等幾大行業(yè)中眾多學(xué)科的聯(lián)合，需要企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)緊密配合；也需要相關(guān)部門(mén)、礦權(quán)人、科研院所、裝備供應(yīng)商緊密配合，協(xié)同攻關(guān)；更需要為項(xiàng)目的研發(fā)、實(shí)施、成果轉(zhuǎn)化提供資金、人才、時(shí)間、試驗(yàn)基地乃至權(quán)益保障，而一般的單位不具備這樣系統(tǒng)性的能力、實(shí)力和毅力。在筆者走訪(fǎng)調(diào)研中也反映出，目前關(guān)注煤炭地下氣化的市場(chǎng)主體較多，但敢于繼續(xù)深入的不多。

3.2 發(fā)展建議

3.2.1 技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)方向

煤炭地下氣化技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)方向包括：①建立可行性研究綜合評(píng)價(jià)體系。采用系統(tǒng)評(píng)價(jià)法，對(duì)煤質(zhì)、煤層、水文及地質(zhì)等進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)?？尚行詤?shù)評(píng)價(jià)，以指導(dǎo)項(xiàng)目的抉擇，獲得科學(xué)、全面、實(shí)用、快速地下氣化評(píng)價(jià)系統(tǒng)和優(yōu)選的項(xiàng)目，降低項(xiàng)目決策風(fēng)險(xiǎn)。②研發(fā)同機(jī)空氣分離多種氣體產(chǎn)品綜合利用技術(shù)及裝備。研究空氣分離技術(shù)理論、產(chǎn)品市場(chǎng)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案及裝備，實(shí)現(xiàn)空氣分離氣體的綜合利用。③研發(fā)導(dǎo)向高效一體化造爐技術(shù)及裝備。研究以γ射線(xiàn)為首選的高精度地質(zhì)導(dǎo)向儀，井下高精度、長(zhǎng)距離、大扭矩、可回拖擴(kuò)孔、防噴孔、多角度、安全、快速鉆進(jìn)造爐裝備，高熔點(diǎn)低成本管材，耐高溫監(jiān)測(cè)設(shè)備，快速建爐技術(shù)及工藝，爐體堵漏技術(shù)，從而快速、高精度、低成本造出密封的大型地下氣化爐。④研發(fā)爐內(nèi)高溫、快速氣化監(jiān)測(cè)及控制技術(shù)。研究高溫、快速氣化理論，氣化劑與煤質(zhì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，爐型、氣化系統(tǒng)與安全、效率的關(guān)系，安全便捷點(diǎn)火及熄火技術(shù)，爐內(nèi)外綜合監(jiān)測(cè)及控制，煤層群氣化與保護(hù)層開(kāi)采結(jié)合技術(shù)，氣化速度與煤氣熱值及其穩(wěn)定性關(guān)系，閉爐工藝技術(shù)，從而掌握快速氣化理論和系列技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；禾康叵職饣哪繕?biāo)。⑤研發(fā)隔熱、保溫、封閉、加壓荒煤氣集輸裝備。研發(fā)高溫、高壓、耐腐、防泄漏的管材、管件、泵等材料和裝備，開(kāi)發(fā)氣體監(jiān)測(cè)、防泄漏裝置，設(shè)計(jì)安全、應(yīng)急裝備，最終滿(mǎn)足井下安全集輸荒煤氣的目標(biāo)。⑥實(shí)現(xiàn)固液氣循環(huán)及安全節(jié)能環(huán)保綜合利用。研究高溫荒煤氣中熱交換效率及設(shè)備，催化劑種類(lèi)、數(shù)量、工藝等與硫、氮等賦存形式及反應(yīng)機(jī)理，地下水、氣遷移及重金屬、有機(jī)物污染機(jī)理，高溫巖石熱作用機(jī)理與地表沉降、地下水位的關(guān)系，建立集控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)綜合分析反饋系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)余熱基本利用、固硫固氮、重金屬和有機(jī)物的遷移可控、地表基本無(wú)變形、地下水位不受影響的目標(biāo)。⑦氣化產(chǎn)品高附加值與市場(chǎng)設(shè)計(jì)。通過(guò)研究不同添加劑與不同煤質(zhì)參數(shù)在氣體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面的關(guān)系、荒煤氣高效凈化分離的技術(shù)和工藝、荒煤氣不同產(chǎn)品市場(chǎng)需求及其對(duì)應(yīng)的技術(shù)工藝，最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、產(chǎn)品穩(wěn)定、附加值高的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。⑧制訂產(chǎn)業(yè)化行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)上述研究和實(shí)踐，力爭(zhēng)盡早形成煤炭地下氣化技術(shù)的一系列標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 產(chǎn)品市場(chǎng)定位及經(jīng)濟(jì)性

地下氣化企業(yè)可充當(dāng)初級(jí)原料煤氣供應(yīng)商及煤氣管道運(yùn)輸商。煤炭地下氣化技術(shù)前端通過(guò)各類(lèi)爐型和工藝的目標(biāo)與地面煤氣化及IGCC一樣，獲取的有用成分基本為CO、H2、CH4，含有少量焦油、烴類(lèi)等物質(zhì)的荒煤氣，經(jīng)過(guò)凈化去除CO2、N2、O2、H2S、水蒸氣、粉塵等無(wú)用和有害物質(zhì)后，像天然氣一樣通過(guò)煤氣管網(wǎng)直接供用戶(hù)使用。根據(jù)市場(chǎng)需求、技術(shù)水平及投資規(guī)模，下游用戶(hù)可自行選擇通過(guò)提氫做燃料電池（AFC）或通過(guò)碳一化工合成CH4、甲醇、二甲醚、乙酸、乙酐、甲醛及其后續(xù)產(chǎn)品。而市場(chǎng)供應(yīng)盈余部分，地下氣化企業(yè)可考慮就近實(shí)施潔凈煤氣發(fā)電或碳捕獲與存儲(chǔ)（UCG-IGCC-CCS）。

在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面，關(guān)注產(chǎn)品全流程綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，先技術(shù)可行，后經(jīng)濟(jì)優(yōu)化。考慮全產(chǎn)品綜合利益，從安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)保代價(jià)、運(yùn)輸效率、能效、廢物再利用等多方面綜合權(quán)衡利弊。當(dāng)前重點(diǎn)解決技術(shù)方案的優(yōu)化、技術(shù)的穩(wěn)定和可控性以及裝備的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品合格、項(xiàng)目規(guī)?；椒€(wěn)運(yùn)行的目標(biāo)，從而通過(guò)規(guī)?；?yīng)以大幅度降低成本。

3.2.3 運(yùn)作及管理模式

在行業(yè)準(zhǔn)入方面，嚴(yán)格把控高效、環(huán)保、安全、和諧、簡(jiǎn)潔的產(chǎn)業(yè)鏈目標(biāo)，不再重蹈地面煤氣化的覆轍。要認(rèn)識(shí)到地下氣化已從根本上顛覆了原來(lái)的采煤、洗煤技術(shù)，乃至原料的運(yùn)輸方式，因此具體的行業(yè)管理方式也要摸索創(chuàng)新；同時(shí)也要考慮因煤炭地下氣化去掉了大量中間環(huán)節(jié)，將傳統(tǒng)采礦過(guò)程中涉及的諸多環(huán)節(jié)和各種利益博弈減輕甚至化解，這可能帶來(lái)新的安全、質(zhì)量、產(chǎn)權(quán)等問(wèn)題。

要實(shí)現(xiàn)煤炭地下規(guī)模氣化的目標(biāo)，可從國(guó)家層面組建產(chǎn)、學(xué)、研一體的創(chuàng)新攻關(guān)聯(lián)合載體，破解上述技術(shù)研發(fā)與規(guī)模化運(yùn)營(yíng)管理等問(wèn)題。建議相關(guān)部門(mén)及早做好調(diào)研和規(guī)劃，形成上游（石化、煤炭）產(chǎn)業(yè)與下游（發(fā)電、煤化工及其他終端化石原料用戶(hù)）產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤氣集輸、輸變電企業(yè)參與共建，科研院所和裝備供應(yīng)商等協(xié)助的股權(quán)運(yùn)營(yíng)模式。

4 結(jié)論

中國(guó)在中長(zhǎng)期內(nèi)將面臨潔凈化石原料供應(yīng)嚴(yán)重短缺的局面。因國(guó)內(nèi)產(chǎn)能不足，國(guó)際供應(yīng)體系存在諸多不確定性而威脅國(guó)家安全，如何安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)地用好煤炭，是化解供需矛盾的出路之一。煤炭地下氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多年的研究和實(shí)踐，表明其具有安全、環(huán)保、能效高、并能充分綜合利用資源等優(yōu)勢(shì)，是地面煤化工和IGCC前端的有力支撐，若能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，將具有良好的經(jīng)濟(jì)性。目前需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研究，克服煤炭地下氣化產(chǎn)業(yè)存在的技術(shù)、產(chǎn)品定位、管理和運(yùn)作方面的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)化石原料供給側(cè)優(yōu)化創(chuàng)新的目標(biāo)。

參 考 文 獻(xiàn)

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(修改回稿日期 2016-03-11 編 輯 陳 嵩)

Underground coal gasifcation （UCG）: A new trend for the supply-side economics of fossil fuels

Mao Fei
(Sichuan Development Co., Ltd., Chengdu, Sichuan 610041, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 4, pp.103-111, 4/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

Abstract:China has a huge demand for energy. Under the present energy structure of rich coal, lean oil, less gas, limited and low-risingrate renewable energy, discussion focus is now on the high-efficient mining of coal as well as its clean-and-low-carbon use. In view of this, based on an analysis of the problems in the coal chemical industry and the present coal utilization ways such as Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC), this paper proposes that underground coal gasification (UCG) technology is a realistic choice. By virtue of its advantages in many aspects such as safety & environment, integrated use of superior resources, economic feasibility, etc. this technology can serve as the front-end support and guarantee for coal chemical industry and IGCC. Under the present situation, the following proposals were presented to promote the development of this technology. First, R&D of technical products should be strengthened, a comprehensive feasibility study assessment system should be established, and the relevant criteria in the industry should be formulated. Second, precise market positioning of UCG products should be made with much concern on the integrated economic indicators of each product’s complete flow scheme, following the principle of “Technical Feasibility First, Economic Optimization Followed”. Third, a perfect operation and management pattern should be established with strict control over high-efficient, environmentally-friendly, safe, harmonious & compact objectives in the whole industry chain. In conclusion, to realize the large-scale UCG commercial production will strongly promote the optimization and innovation of fossil fuels supply-side economics in China.

Keywords:China; Underground coal gasification (UCG); Supply-side economics; Fossil fuel energy; Coal chemical industry; Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC); Energy safety

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2016.04.016

作者簡(jiǎn)介：毛飛，高級(jí)工程師，博士；主要從事能源及礦產(chǎn)新技術(shù)研發(fā)工作。地址：（610041）四川省成都市高新區(qū)交子大道177號(hào)。ORCID:0000-0002-4149-011X。E-mail:woowww@163.com