科幻小说中的技术！中国煤炭地下气化（UCG）一次性点火成功！

什么是煤炭原位气化煤炭原位气化的优势原位气化技术的未来

大伊万始终忘不了大刘的那篇短篇小说《地火》，这大概是科幻作家刘慈欣唯一的一篇和现实有着充分交集和映射、且充满末日废土风格的短篇小说了，但没想到现在《地火》里描述的技术已经变成了现实。

根据《科技日报》乌鲁木齐记者站2月27日电，近日，中国新疆亚新煤层气投资开发有限责任公司，在新疆完成了地下千米煤层的原位气化试验，实施试验的煤炭层一次点火宣告成功。那么，什么是煤炭原位气化技术，该技术相比煤炭开采技术，或者地面煤炭气化技术等具备哪些技术优势，未来具备怎样的发展前景呢？

先说说煤炭原位气化技术吧，所谓的煤炭原位（地下）气化技术（UCG），顾名思义，就是将含煤层保持在原位不动，直接将其点燃并气化成为可燃气体，包括氢气、煤气、甲烷气等。这一技术省略了复杂的地下掘进采煤设备，减少了煤矿工人下井作业可能导致的安全问题，甫一提出就被认为是很有前景的煤炭工业技术。

但煤炭原位气化技术的想法是比较好的，实现起来却并没有那么简单，早在上世纪30年代，苏联煤炭工业就曾经试验过地下原位点火产气技术，试验地点就选择在目前的顿巴斯煤田。这一区域煤矿储量极高，且煤矿埋藏深度较浅，正适合打出垂直孔向地下灌水或者空气，煤层燃烧后水煤气从产气通道涌出地面，但由于火焰燃烧状态难以控制，最后试验没有达到预期目的。

而上世纪50-60年代之后，欧美各国开始试验深储煤层气化技术，并先后发展出了诸如直井式、U型水平井式、多分支水平井式等等多种地下井式煤层原位气化技术。相比比较早期的钻孔式地下气化技术，井式原位气化技术具备燃烧过程较为稳定，控制效能较好，产能稳定高效等优点，但同样存在钻井成本高，人员初期依然需要进行地下作业，对于钻井区域地质条件要求较高等缺陷。

U型贯通井技术

为此，各国又开始考虑使用无井式钻孔的方式，控制地下煤层点火、原位燃烧，中国煤炭工业则在2006年开始研发无井式煤炭原位气化技术研究，在2007年进行了成功的试验。尽管在试验过程中遭遇到了诸如煤层渗水等问题，但经过技术攻关后均予以了解决，最早在乌兰察布实施的无井式煤层原位气化试验区域，现在依然在稳定产气中，造就了较高的经济效益。

新疆煤炭地下气化试验一次性点火现场

而此次在新疆试验的煤层原位气化试验，则是我国首次在地下一千米以上的深储煤矿实现稳定的点火产气，技术又有了进步。

相比原有的煤炭开采技术，煤炭原位气化技术有哪些技术优势呢？首先是极大地降低了煤炭工业的投资，原本煤炭工业要进行采掘作业，除非是浅层煤矿或者露天煤矿可以直接挖开地表开采，绝大多数煤矿都需要开掘平洞或者打斜矿井开采。单单是平洞或者矿井的建设费用就相当高，而配套的煤炭工人、开采设备，后面的运行监控等一整套系统都是天价。

煤炭地下气化原理流程图

煤炭开采出来之后，还需要运输，靠汽车肯定不行，因此煤炭产区往往需要建设铁路专用线，煤炭运走之后，需要洗煤、选煤，然后运到火电厂发电，或者送到焦炭厂干馏成为焦炭，也有气化成为甲烷气和煤气的，这些配套的工业设施都需要固定资产投资。有了煤炭原位气化技术后，原本采煤、选煤、运输、加工过程都可以在地下完成，向地下注水注气燃烧后，直接将甲烷气和煤气导出地面，然后就可以用来作为化工原料或者发电了。

煤炭地下气化反应示意图

根据资料显示，从成本的角度来看，煤炭原位气化技术，如果用于发电的话，其综合成本只相当于开采、运输、选煤之后送到火电厂发电成本的一半左右，用于生产合成气体的成本下降一半左右。而如果在煤层原位气化区域直接建设火电厂，则火电厂的厂房空间和金属消耗量，人员配备成本平均会下降30%到50%不等。从这个意义上来说，尽管煤炭本身作为一种重要的工业原料，在短期内开采不会被取代，但对于主要用于产气和发电的煤层来说，原位气化技术毫无疑问是下一代的、相当有发展前景的煤炭工业技术，值得加大投资力度。

同时，煤矿原位气化技术，不会出现类似于当前诸多传统的煤炭工业城市往往会出现的地下采空区，更不会出现地面沉降问题，也不会因为煤矿开采，而出现污染地下水水源的问题等。而把煤矿在地下燃烧掉，产生的污染物质也远远小于把它在地面上燃烧掉，也就是说，这还是一种非常环保的煤炭运用方式。相对目前的煤矿采掘所造成的严重的环境污染，简直不值一提。

更何况，以中国的资源储量来看，煤炭原位气化技术，要比其它国家重要的多。毕竟，我们国家相对而言比较缺石油、天然气，但是煤炭资源不缺，同时，我国还有大批煤矿探明储量是深层或极深层煤矿。根据资料显示，我国在2000米深度以浅的煤炭资源总量高达6万亿吨，单单一个鄂尔多斯盆地，深度在4000米以浅的煤炭资源储量就接近7万亿吨，其中深度在1000米到3000米的资源储量在4.4万亿吨。

而以目前我国的煤炭资源开采现状来看，我国在煤炭资源开采上，目前的矿井深度普遍只能达到1000米左右，最深处的矿井预计是沈阳采屯煤矿深度在1199米，这一采掘深度已经接近我国《煤矿安全规程》所规定的新建、改扩建矿井采掘深度的技术极限（1200米）。也就是说，我国在1200米深度更深处的煤矿，都是难以利用起来的，等于是有好几万亿吨的煤矿被白白埋在地下用不了。

因此，现在我国发展的煤层原位气化工业技术，尤其是此次在新疆试验成功的，可以在地下1000米以下深度实施煤层原位气化的技术，几乎就是为了中国的煤矿、尤其是深埋在地下1000米以下、使用矿井掘进无法开采的煤矿所准备的。

把这些煤矿在地下直接点燃，然后对地面上供气，每一个超大型矿井，几乎就相当于一个超大型的天然气田。比如鄂尔多斯矿区，如果对深层煤矿采用原位气化技术，4.4万亿吨煤炭就相当于10万亿立方米的天然气。作为对比，天然气大国俄罗斯的天然气探明储量也不过接近38万亿立方米，等于是我们一下子就补回来三分之一个俄罗斯的天然气储量，对于我国的能源自给自足意义十分重大。

因此从这个意义上来说，煤炭原位气化工业技术，从技术角度来讲可以被视为下一代的煤炭工业技术；又从我们自己的国内矿产资源储量来讲，煤炭原位气化工业技术对于提高我们自己的能源自给率，确保国家安全有着更加重要的意义。某种意义上来说，这种新型的矿产资源开采和利用技术，同样是我们的国之重器，同样对于我们未来建设一个更加美好的中国意义非凡，希望这一技术早日能够铺开运用。