煤炭地下氣化的零碳排放能量轉換技術研究

王創業，劉 猛，葛藤澤，徐小虎，檀曉改，樊玉光，袁淑霞，熊 惠

（1.中石油煤層氣有限責任公司，北京 100028；2.西安石油大學，陜西 西安 710065）

煤炭地下氣化（Underground Coal Gasification，簡稱 UCG）是一項新的能源開采方式，是指通過適當的工藝技術，利用注入井、水平井、生產井，在地下創造適當的煤炭反應工藝條件，使煤炭在地下原位發生有控制的燃燒反應與化學反應，通過煤的熱解，以及煤與氧氣、水蒸汽發生的一系列反應，生成氫氣、一氧化碳和甲烷等可燃氣體及二氧化碳氣體，是集建井、采煤、氣化三大工藝為一體的煤炭清潔利用技術[1]。

煤炭地下氣化可有效避免因采煤引起的安全和生態環境問題，提高資源利用效率，變物理采煤為化學采氣，有效緩解我國“富煤”和“天然氣不足”之間的矛盾。我國埋深1000～3000m的可氣化煤炭，折合天然氣資源量為272×1012～332×1012m3[2-3]，是常規天然氣資源量的3倍，與非常規天然氣資源量的總和相當，開發潛力巨大。由于煤炭地下氣化的能量密度、產氣速度和效率均遠高于目前開發的非常規氣田，該技術將引領中國“天然氣革命”，實現天然氣產量跨越式增長，有望開辟具有中國特色的快速有效供氣的戰略新途徑[4-5]。

煤炭地下氣化對環境的影響主要是大量二氧化碳的排放。處理產出氣中的二氧化碳，是煤炭地下氣化規模化生產后必須面對的一個環境問題。結合石油石化工業的開發實踐，二氧化碳在地面進行捕集處理后有3種處理途徑：一是用于鄰近低滲油田的驅油并埋存，實現煤炭地下氣化，提高原油采收率與埋存凈零排放；……