以某实际项目为例: 1、生产规模 项目首期设计布置两个气化工作面,日产煤气10~20万Nm³,生产的煤气平均热值约900~1600kcal/m³; 受首期资源量的限制(见图4),最多可建设6个气化工作面,最高日产气量为为30~60万Nm³,稳定产气周期约两年左右。 每个气化工作面(见图1)的最小宽度为70米左右,长度与煤层的赋存条件有关,但最长不应超过300米;长度短则生产周期短,长度大则操作压力增大,可能导致煤气的泄漏。 所以,只要可气化的煤炭资源足够,在当前的煤炭地下气化技术条件下,日产气规模达到300万Nm³以上是没有问题的。

图1 煤炭地下气化首期气化资源范围 2、投资情况 项目总投资3049.18万元,其中矿井修复投资1217.03万元,测控系统、数据分析系统、煤气净化、气化剂生产等投资约为1200万元。 扩建气化工作面的追加投资与实际的资源条件有关,一般不会超过300万元,甚至追加投资为零。 3、煤气成本 地下气化煤气的成本与气化资源的条件、采用的气化剂、产气规模等有关。 有井式,产气规模为50万Nm³/d,煤气简单净化(用作工业燃料),关闭矿井的主要设施基本完好,一般有(不计工程煤收入抵减投资): (1)空气气化,投资约6000万元,煤气热值1200kcal/Nm³,成本约0.1元/Nm³,换算成天然气(按热值比例,天然气价格按2.3元/立方米,天然气热值为8700大卡/立方米)为0.725元/立方米。 (2)富氧气化,投资约8000万元,煤气热值2200kcal/Nm³,成本约0.20元/Nm³,换算成天然气(按热值比例,天然气价格按2.3元/立方米,天然气热值为8700大卡/立方米)为1.45元/立方米。 4、发电问题 (1)采用国产燃气机组发电,国内运用较多,特别是煤层气、瓦斯抽放的发电项目; a、采用胜利油田的燃气发电机组,建设煤炭地下气化发电项目; b、煤炭地下气化产气规模60万标方/天,煤气热值960大卡/标方,地下气化工程投资约为6000万元(不包括发电部分,不含工程煤收入抵减); c、总发电规模为约8.5MW,共需要400kw的机组50台(由于煤气热值低,实际输出功率约170kw/台),发电部分的投资约为8700万元; d、总投资14700万元,建设周期约12个月;发电成本约0.3~0.5元/kwh; (2)、燃气轮机+蒸汽轮机联合循环发电,技术可行,太原钢铁厂等的高炉煤气联合循环发电项目运转良好,其中高炉煤气的热值仅约760大卡/标方; 煤炭地下气化与地面气化相比,基建投资可降低60%左右,煤气生产成本约为0.15元/m³,大大低于地面气化煤气成本,如果利用地下气化煤气生产甲醇,则成本可降低40%以上。 有关发电的成本问题,以山西某煤矿的2#煤实施地下气化联合循环发电为例,计算数据如下表所示:
表1 煤炭地下气化联合循环发电(UGCC)项目实例数据
煤炭地下气化(UCG)部分 |
煤发热量 (kcal/kg) |
煤气热值 (kcal/m3) |
煤气产量 (万m3/天) |
吨煤产气量 (m3) |
年气化煤炭 (万吨) |
4300 |
780 |
100 |
3750 |
8.9 |
联合循环发电(CCPP)部分 |
燃气轮发电机组 (MW) |
余热锅炉 (吨) |
蒸汽轮发电机组 (MW) |
年发电量 (亿度) |
发电成本 (元/kwh) |
7.9 |
22.58 |
3.9 |
0.94 |
0.19 |
根据国内钢厂高炉煤气的CCPP发电项目运行实际,并结合UCG现场工业性试验数据分析,上述UGCC系统的总投资约0.8亿元,发电效率可达50%以上。
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