[發(fā)明專利]一種水泥組合物及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110391473.5
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102533234A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫雨;陳隆;郝立強(qiáng);李華;韓源;包軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國神華能源股份有限公司;神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司
• 主分類號: C09K8/467
• 分類號: C09K8/467;E21B43/295
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王浩然;王鳳桐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水泥組合物，以及該水泥漿組合物在制造煤炭地下氣化爐中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

我國一次能源消費(fèi)總量中煤炭占65％以上，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國。中國已經(jīng)探明煤炭可采儲量約1900億噸，但總儲量估計可能高達(dá)四萬億噸，如果加緊查清資源家底，運(yùn)用先進(jìn)科技合理化開發(fā)，可望維持供應(yīng)一百甚至數(shù)百年之久。

傳統(tǒng)的煤炭開采涉及一系列環(huán)境問題及健康問題，如：地面沉陷，礦工的健康和安全，脫硫、灰塵的污染，廢物(水)的排放等。

為了充分合理利用寶貴的煤炭資源，維持社會可持續(xù)發(fā)展，不能簡單地重復(fù)早年粗放、骯臟、低效的利用方式，必須極大地提高能量轉(zhuǎn)化效率，減少環(huán)境污染，并轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苑奖氵\(yùn)用的其他能源形態(tài)。

煤炭地下氣化集建井、采煤、地面氣化三大工藝為一體，變傳統(tǒng)的物理采煤為化學(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開采、運(yùn)輸、洗選、氣化等工藝的設(shè)備，具有安全性好、投資少、效益高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，深受世界各國的重視，被譽(yù)為第二代采煤方法。

與傳統(tǒng)采煤和地面氣化相比，煤炭的地下氣化技術(shù)有以下優(yōu)勢：

(1)可以回收傳統(tǒng)方法開采不經(jīng)濟(jì)和無法開采的煤炭資源；

(2)由于煤炭無須人工開采，地下氣化最大限度的減少了礦工的健康和安全問題；

(3)減少了地面沉陷，以及固體廢物排放很少；

(4)減少了對社會經(jīng)濟(jì)的影響；

(5)投資少，煤氣成本低。

鑒于煤炭地下氣化技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)，英國、美國、德國、法國等世界許多國家相繼投入了大量的人力和物力進(jìn)行研究和使用，取得了豐碩的成果。我國也由實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究、現(xiàn)場試驗(yàn)研究，逐步向工業(yè)化生產(chǎn)邁進(jìn)。

煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。具體如下：

(I)由進(jìn)氣通道鼓入氣化劑(空氣、O₂和H₂O(g))，并在進(jìn)氣側(cè)點(diǎn)燃煤層，氣化劑中的O₂遇煤燃燒產(chǎn)生CO₂，并釋放大量的反應(yīng)熱，燃燒區(qū)稱為氧化區(qū)，當(dāng)氣流中O₂濃度接近于零時，燃燒反應(yīng)結(jié)束、氧化區(qū)結(jié)束。氧化區(qū)的主要反應(yīng)如下：

氧化反應(yīng)(燃燒反應(yīng))：

C+O₂＝＝CO₂+393.8MJ/kmol

碳的部分氧化反應(yīng)(不完全燃燒反應(yīng))：

2C+O₂＝＝2CO+221.1MJ/kmol

CO氧化反應(yīng)(CO燃燒反應(yīng))：

2CO+O₂＝＝2CO₂+570.1MJ/kmol

(II)氧化區(qū)結(jié)束后，則進(jìn)入還原區(qū)，氧化區(qū)使還原區(qū)煤層處于熾熱狀態(tài)，在還原區(qū)CO₂與熾熱的C還原成CO，H₂O(g)與熾熱的C還原成CO、H₂等，由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，使煤層和氣流溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降低到使還原反應(yīng)程度較弱時，還原區(qū)結(jié)束。還原區(qū)的主要反應(yīng)如下：

CO₂還原反應(yīng)(發(fā)生爐煤氣反應(yīng))：

CO₂+C＝＝2CO+162.4MJ/kmol

水蒸汽分解反應(yīng)(水煤氣反應(yīng))：

H₂O+C＝＝H₂+CO+131.5MJ/kmol

水蒸汽分解反應(yīng)：

2H₂O+C＝＝2H₂+CO₂+90.0MJ/kmol

CO變換反應(yīng)：

CO+H₂O＝＝H₂+CO₂+41.0MJ/kmol

碳的加氫反應(yīng)：

C+2H₂＝＝CH₄+74.9MJ/kmol

(III)還原區(qū)結(jié)束后，氣流溫度仍然很高，對下游即干餾干燥區(qū)的煤層進(jìn)行加熱，釋放出熱解煤氣，同時產(chǎn)生甲烷化反應(yīng)。干餾干燥區(qū)的主要反應(yīng)如下：

煤熱解反應(yīng)：

煤→CH₄+H₂+H₂O+CO+CO₂

甲烷化反應(yīng)：