探析煤礦開采和煤制天然氣技術的探究

張慧鵬

摘 要：基于社會經濟的快速發展，生態環境也遭受破壞。因此，我國大力提倡有效使用清潔能源，從而代替高污染能源。從而在維持生態環境的前提下，推動我國經濟整體向好的發展。于是，煤制天然氣技術引起了人們的關注。良好的煤制天然氣技術可以有效提高資源利用率，保證企業的經濟效益。使生態平衡與經濟發展能夠達到供需平衡的狀態。因此，本文主要分析了煤制天然氣技術，希望能為相關人員提供一些參考和幫助。

關鍵詞：煤制天然氣;工藝技術

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對清潔能源的需求也越來越大。我國天然氣儲量較少，在一定程度上促進了煤制天然氣的快速發展。根據大量的研究資料，選擇合理的煤制天然氣技術，能夠使資源得到有效利用。鑒于此，本文主要分析了煤制天然氣技術，并對煤制天然氣技術中存在的一些問題和發展前景做出具體解釋，使人們對甲烷化過程和發展現狀有了初步了解。

1 我國煤制天然氣技術發展中存在的問題

1.1 資源生態問題

資源生態問題主要體現在煤制氣的排放上，包括生產用水巨大、天然氣供需矛盾得不到解決，都對我國能源結構構成一定威脅。從技術實現過程來看，煤制天然氣必然會產生大量的資源生態問題，帶來大量的二氧化碳，加劇全球變暖問題。結合我國煤炭的分布情況，西部多東部少，北部多南部少的特點明顯，決定了資源生態分布與區域的約束性。此外，水資源短缺和環境污染壓力是限制煤制天然氣技術應用和推廣的重要原因。

1.2 價格與市場機制問題

為促進能源宏觀調控，近年來我國多次調整天然氣價格，給煤制氣發展帶來很大阻力。也就是說，如果煤制天然氣本身的高成本得不到有效補充，往往會打擊企業的客觀發展積極性，甚至一些小企業也會蒙受損失。因此，市場機制的不完善和價格控制的不到位直接導致了技術推廣的困難。2015年，我國經濟總體增速放緩后，替代資源價格持續下降，這在很大程度上導致了天然氣經濟性質的下降，形成了向穩定增長快速發展的新常態。

2 我國煤制天然氣技術的發展前景

2.1 地方政策支持

煤制天然氣技術的應用離不開地方政府的政策支持。作為地方政府，一方面要順應國家政策和基本號召，做好區域內的技術推廣和銜接工作，落實地方政策的管控任務，確保煤制天然氣技術能夠落到實處，提高技術的應用和應用效果，同時為當地經濟的可持續發展帶來一定的動力。煤制氣項目本身是一個大型區域性化工項目，具有環境容量要求高、產業布局難度大的特點。同時對操作人員和技術人員也有一定的數量和質量要求。在此背景下，我國相關政府需要妥善處理法律法規關系，加強對地方優惠政策的支持和出臺，切實保護企業最基本權益，探索技術應用和推廣條件。

2.2 內部研發

內部研發是企業實現技術改造的重要途徑，我國煤制天然氣技術推廣效率低下的一個重要原因，是許多化工企業在技術創新領域非常保守。由于過于注重生產的安全性和適應性，往往忽視了技術創新的效果和影響，降低了技術的可行性。在進行內部研發的過程中，既要考慮到經濟因素、技術可行性等方面，也要考慮到現階段企業的技術研發實力。如果企業自身的研發力量不足，可以考慮借助外部力量進行聯合研發，不僅可以提高技術研發的效率，而且可以更快地完成技術研發的成果和實際效果，為我國煤制天然氣技術的應用和推廣創造條件。

2.3 產學研究相結合

產學研究相結合是提高煤制天然氣技術應用和發展水平的重要途徑。由于高校擁有大量的技術研發資源，同時也有高水平的實驗室可以進行配套和實驗，而企業本身具有較大的生產規模和雄厚的資金。通過產學研結合，促進技術改造，同時促進企業生產技術進步。以高校為平臺進行技術評價，有效降低財務管理風險，提高經濟回報率。由此可見，產學研相結合是煤制天然氣技術升級和推廣的重要途徑之一[1]。

3 煤制天然氣技術總體特征

煤制天然氣是通過利用已經完成開采的原煤進行氣化處理后獲取天然氣的技術模式。這種技術在實踐過程中能夠實現地下氣化，可以對煤進行就地處理，所以其應用面十分廣泛。當前，全球真正投產并能夠實現規模化生產的煤制天然氣裝置的并不多。我國在這個方面無論是產能還是技術的先進性等方面都具有一定的技術優勢。因此，筆者將從煤制天然氣兩大工藝入手，對煤制天然氣技術給予說明：

3.1 煤制天然氣工藝

煤制天然氣技術如今已十分成熟。現向已投入工業生產的天然氣生產企業引進國內幾種成熟煤技術和先進的氣化技術。

固定床甲烷化。甲烷化反應是一個強放熱反應，固定床反應器中增加一排管。即使換熱器放出反應熱，仍需分步驟進行甲烷化，深化多反應器反應程度，分步放熱，采用多步氣體循環。這個環節是逐步冷卻的。

3.1.1 魯奇煤制天然氣技術

這是一項成熟的煤制天然氣技術，已經投入工業生產，采用兩個易失活的絕緣固定床反應器，具有理想活性壽命的高鎳催化劑參與反應。當然，這項技術已在天然氣項目中得到應用。該技術還用于奧地利維也納石化工業天然氣試驗項目半工業設備也已投入試運行，多臺設備已投入長期運行表現很理想[2]。

3.1.2 topo煤制天然氣技術

在這個過程中使用了三個絕熱固定床反應器。反應器的反應溫度有一定的差異，反應壓力維持在3MPa。

3.1.3 漿態床甲烷化工藝

該工藝采用導熱系數大、熱容大的液體惰性介質甲烷化反應的熱量迅速釋放，創造了類似于恒溫的反應條件，將合成反應保持在最佳的動態化學平衡狀態可減少甲烷化反應臨界溫度避免了催化劑在高溫反應中的失活。本工藝所用反應設備為攪拌槽式反應器，反應器外部設有加熱和保護裝置溫度裝置、內冷盤管及配氣裝置、氣液分離器裝置、原料氣體進入液體反應床后，在液相和全混合流中與催化劑充分接觸溫度控制簡單有效，催化劑選擇性強。

3.2 氣化技術

煤氣化仍然是煤制天然氣工藝的關鍵技術。可以減少煤制天然氣的產量，在一定程度上減少生產成本，緩解生產壓力。同樣，對氣體反應的成本和反應效率的提高具有重要意義。現階段氣化技術相對來說比較成熟。氣化技術如下：

3.2.1 魯奇粉煤加壓氣化技術

它是20世紀30年代出現并采用的第一代煤制天然氣氣化技術。自上而下以氧氣水蒸氣為氧化劑的自加熱逆流移動床生產方式。料倉送至煤塊，煤塊加入氣化爐干燥、干餾、氣化、燃燒。之后，用刮刀清除爐渣，血氧計通過噴嘴進入氣化爐底部。爐排與逆流煤充分反應生成粗煤氣，粗煤氣經氣化爐頂排出并連通，通過進一步清洗冷卻。

3.2.2 BGL粉煤灰渣氣化技術

這項技術是英國天然氣公司和德國Lurgi公司生產的Lurgi的原始4型。該爐的改造是一種固定床加壓氣化技術，與固態排渣相比，具有液態排渣的優點。爐渣，反應設備更簡單，爐排由渣池代替，煤從頂部加入，面朝下行過程中，氣流分別干燥、干餾、氣化燃燒，氣化爐通過在氣化爐底部的噴嘴被注入，以保持氣化爐底部處于攪拌和燃燒狀態爐渣高溫直接熔化，自動流向爐底收集罐，粗煤氣從上部排出。

綜上所述，國家在煤制天然氣方面始終堅持科學規劃、有序發展的基本思路和發展目標。國家通過資源和環境保護的基本原則，高度重視煤化工高效節能生產，同時也要做好污染防治工作，避免農業用水和生活用水出現問題和弊端。在經濟發展過程中，要注意改善能源短缺問題，注意生態環境的可持續發展。同時要放眼未來，做好設備開發、能源消耗管理，確保投資利潤分配等方面，最大限度地發揮技術應用的優勢和價值。相信隨著技術升級和產業結構改革，未來煤制天然氣產業也將進入快速發展階段，為我國能源供應的發展創造新的條件。

參考文獻：

[1]楊波.煤礦采礦工程中的采礦工藝與技術分析[J].化學工程與裝備，2019，87（5）：67-68.

[2]王繼新.煤礦采煤技術與方法的選擇[J].中國石油和化工標準與質量，2019，34（13）：225-226.