探析煤矿开采和煤制天然气技术的探究

张慧鹏

摘 要：基于社会经济的快速发展，生态环境也遭受破坏。因此，我国大力提倡有效使用清洁能源，从而代替高污染能源。从而在维持生态环境的前提下，推动我国经济整体向好的发展。于是，煤制天然气技术引起了人们的关注。良好的煤制天然气技术可以有效提高资源利用率，保证企业的经济效益。使生态平衡与经济发展能够达到供需平衡的状态。因此，本文主要分析了煤制天然气技术，希望能为相关人员提供一些参考和帮助。

关键词：煤制天然气;工艺技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对清洁能源的需求也越来越大。我国天然气储量较少，在一定程度上促进了煤制天然气的快速发展。根据大量的研究资料，选择合理的煤制天然气技术，能够使资源得到有效利用。鉴于此，本文主要分析了煤制天然气技术，并对煤制天然气技术中存在的一些问题和发展前景做出具体解释，使人们对甲烷化过程和发展现状有了初步了解。

1 我国煤制天然气技术发展中存在的问题

1.1 资源生态问题

资源生态问题主要体现在煤制气的排放上，包括生产用水巨大、天然气供需矛盾得不到解决，都对我国能源结构构成一定威胁。从技术实现过程来看，煤制天然气必然会产生大量的资源生态问题，带来大量的二氧化碳，加剧全球变暖问题。结合我国煤炭的分布情况，西部多东部少，北部多南部少的特点明显，决定了资源生态分布与区域的约束性。此外，水资源短缺和环境污染压力是限制煤制天然气技术应用和推广的重要原因。

1.2 价格与市场机制问题

为促进能源宏观调控，近年来我国多次调整天然气价格，给煤制气发展带来很大阻力。也就是说，如果煤制天然气本身的高成本得不到有效补充，往往会打击企业的客观发展积极性，甚至一些小企业也会蒙受损失。因此，市场机制的不完善和价格控制的不到位直接导致了技术推广的困难。2015年，我国经济总体增速放缓后，替代资源价格持续下降，这在很大程度上导致了天然气经济性质的下降，形成了向稳定增长快速发展的新常态。

2 我国煤制天然气技术的发展前景

2.1 地方政策支持

煤制天然气技术的应用离不开地方政府的政策支持。作为地方政府，一方面要顺应国家政策和基本号召，做好区域内的技术推广和衔接工作，落实地方政策的管控任务，确保煤制天然气技术能够落到实处，提高技术的应用和应用效果，同时为当地经济的可持续发展带来一定的动力。煤制气项目本身是一个大型区域性化工项目，具有环境容量要求高、产业布局难度大的特点。同时对操作人员和技术人员也有一定的数量和质量要求。在此背景下，我国相关政府需要妥善处理法律法规关系，加强对地方优惠政策的支持和出台，切实保护企业最基本权益，探索技术应用和推广条件。

2.2 内部研发

内部研发是企业实现技术改造的重要途径，我国煤制天然气技术推广效率低下的一个重要原因，是许多化工企业在技术创新领域非常保守。由于过于注重生产的安全性和适应性，往往忽视了技术创新的效果和影响，降低了技术的可行性。在进行内部研发的过程中，既要考虑到经济因素、技术可行性等方面，也要考虑到现阶段企业的技术研发实力。如果企业自身的研发力量不足，可以考虑借助外部力量进行联合研发，不仅可以提高技术研发的效率，而且可以更快地完成技术研发的成果和实际效果，为我国煤制天然气技术的应用和推广创造条件。

2.3 产学研究相结合

产学研究相结合是提高煤制天然气技术应用和发展水平的重要途径。由于高校拥有大量的技术研发资源，同时也有高水平的实验室可以进行配套和实验，而企业本身具有较大的生产规模和雄厚的资金。通过产学研结合，促进技术改造，同时促进企业生产技术进步。以高校为平台进行技术评价，有效降低财务管理风险，提高经济回报率。由此可见，产学研相结合是煤制天然气技术升级和推广的重要途径之一[1]。

3 煤制天然气技术总体特征

煤制天然气是通过利用已经完成开采的原煤进行气化处理后获取天然气的技术模式。这种技术在实践过程中能够实现地下气化，可以对煤进行就地处理，所以其应用面十分广泛。当前，全球真正投产并能够实现规模化生产的煤制天然气装置的并不多。我国在这个方面无论是产能还是技术的先进性等方面都具有一定的技术优势。因此，笔者将从煤制天然气两大工艺入手，对煤制天然气技术给予说明：

3.1 煤制天然气工艺

煤制天然气技术如今已十分成熟。现向已投入工业生产的天然气生产企业引进国内几种成熟煤技术和先进的气化技术。

固定床甲烷化。甲烷化反应是一个强放热反应，固定床反应器中增加一排管。即使换热器放出反应热，仍需分步骤进行甲烷化，深化多反应器反应程度，分步放热，采用多步气体循环。这个环节是逐步冷却的。

3.1.1 鲁奇煤制天然气技术

这是一项成熟的煤制天然气技术，已经投入工业生产，采用两个易失活的绝缘固定床反应器，具有理想活性寿命的高镍催化剂参与反应。当然，这项技术已在天然气项目中得到应用。该技术还用于奥地利维也纳石化工业天然气试验项目半工业设备也已投入试运行，多台设备已投入长期运行表现很理想[2]。

3.1.2 topo煤制天然气技术

在这个过程中使用了三个绝热固定床反应器。反应器的反应温度有一定的差异，反应压力维持在3MPa。

3.1.3 浆态床甲烷化工艺

该工艺采用导热系数大、热容大的液体惰性介质甲烷化反应的热量迅速释放，创造了类似于恒温的反应条件，将合成反应保持在最佳的动态化学平衡状态可减少甲烷化反应临界温度避免了催化剂在高温反应中的失活。本工艺所用反应设备为搅拌槽式反应器，反应器外部设有加热和保护装置温度装置、内冷盘管及配气装置、气液分离器装置、原料气体进入液体反应床后，在液相和全混合流中与催化剂充分接触温度控制简单有效，催化剂选择性强。

3.2 气化技术

煤气化仍然是煤制天然气工艺的关键技术。可以减少煤制天然气的产量，在一定程度上减少生产成本，缓解生产压力。同样，对气体反应的成本和反應效率的提高具有重要意义。现阶段气化技术相对来说比较成熟。气化技术如下：

3.2.1 鲁奇粉煤加压气化技术

它是20世纪30年代出现并采用的第一代煤制天然气气化技术。自上而下以氧气水蒸气为氧化剂的自加热逆流移动床生产方式。料仓送至煤块，煤块加入气化炉干燥、干馏、气化、燃烧。之后，用刮刀清除炉渣，血氧计通过喷嘴进入气化炉底部。炉排与逆流煤充分反应生成粗煤气，粗煤气经气化炉顶排出并连通，通过进一步清洗冷却。

3.2.2 BGL粉煤灰渣气化技术

这项技术是英国天然气公司和德国Lurgi公司生产的Lurgi的原始4型。该炉的改造是一种固定床加压气化技术，与固态排渣相比，具有液态排渣的优点。炉渣，反应设备更简单，炉排由渣池代替，煤从顶部加入，面朝下行过程中，气流分别干燥、干馏、气化燃烧，气化炉通过在气化炉底部的喷嘴被注入，以保持气化炉底部处于搅拌和燃烧状态炉渣高温直接熔化，自动流向炉底收集罐，粗煤气从上部排出。

综上所述，国家在煤制天然气方面始终坚持科学规划、有序发展的基本思路和发展目标。国家通过资源和环境保护的基本原则，高度重视煤化工高效节能生产，同时也要做好污染防治工作，避免农业用水和生活用水出现问题和弊端。在经济发展过程中，要注意改善能源短缺问题，注意生态环境的可持续发展。同时要放眼未来，做好设备开发、能源消耗管理，确保投资利润分配等方面，最大限度地发挥技术应用的优势和价值。相信随着技术升级和产业结构改革，未来煤制天然气产业也将进入快速发展阶段，为我国能源供应的发展创造新的条件。

参考文献：

[1]杨波.煤矿采矿工程中的采矿工艺与技术分析[J].化学工程与装备，2019，87（5）：67-68.

[2]王继新.煤矿采煤技术与方法的选择[J].中国石油和化工标准与质量，2019，34（13）：225-226.