[科普中国]-洪堡气化过程

洪堡气化过程指的是煤炭的地下气化过程。煤的气化有地上气化和地下气化两种：地上气化指采出煤炭后进行热加工的一种过程，即以煤炭作原料，以氧或氢作气化介质，控制氧化程度，使煤炭转化成一氧化碳、氢和甲烷等可燃性气化。地下气化的原理与地上气化基本一致，区别仅在于地下气化是在未经开采的煤层中进行，通过从地面钻进的一批特定钻孔引出。由于地下气化工艺流程相当复杂，目前还未能被广泛采用1。

主要流程将地下的煤变成气体燃料要分两步走。先按一定距离向煤层打两个垂直钻孔，采用钻进、火力渗透和水力压裂等方法，使钻孔间的煤层形成通道，让气体顺利通过。然后从一个钻孔把煤层点燃，鼓入空气或氧气、水蒸气。这样，煤层中发生热裂、还原、氧化等气化反应，产生一氧化碳、甲烷和氢气等可燃性气体，从另一钻孔中引出，通过管道输送给用户。

煤田变气田的“魔术师”是气化剂。气化剂有空气、水蒸气、氧气或氢气等，也可以是纯氧气。用氧气与煤反应便生成一氧化碳，一氧化碳再与水蒸气反应得到甲烷，这就是一般天然气的主要成分。

煤在地下气化，能够开采用一般采矿技术无法开采的深层煤田或煤层过薄的煤田。据估计，每打一对钻孔，每小时大约可以得到上万立方米的煤气。开采这些使用方便的气体燃料，可以免除矿工下井劳动，显示出它的优越性2。

影响因素影响煤炭地下气化的因素还很多。由于地下条件复杂，煤的地下气化过程很难控制，煤气的产量质量不够稳定；往往是使用的气化剂不同，得到的煤气成分和产量大不一样。再加上地下水的污染问题没有解决，所以，尽管试验研究一直在进行，却至今还没有进人大规模生产和推广应用2。

相关问题（1）很难控制气化过程中在地下产生的种种反应，合成气成分波动过大。

（2） 受煤层和地质影响大，容易造成井井之间相互漏水、通气等情况。

（3）气化后出来的气体成分不稳定，有待改善气化剂种类与含量。

（4）地下燃烧、气化情况不好控制，应加大地下气化过程的监控力度。

（5） 在该技术方面，大部分研究只注重化学工艺，很少关注行业发展动态。

发展前景集建井、采煤、气化工艺为一体的多学科开发洁净能源与化工原料的新技术，其实质是只提取煤中含能组分，变物理采煤为化学采煤，因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少等优点，被誉为第二代采煤方法。

煤炭地下气化技术不仅可以回收矿井遗弃的煤炭资源，而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层 、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可以用于提取纯氢或作为合成油、二甲醚、氨、甲醇的原料气。因此，煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益，大大提高了煤炭资源的利用率和利用水平，是我国洁净煤技术的重要研究和发展方向3。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学