煤气作为一种使用方便、清洁的能源在我国城市煤气生产和使用中起着重要作用，而对环境保护的日益重视也促进了我国城市煤气事业的发展。目前城市煤气的气源主要包括焦炉煤气、天然气、液化气、加压固定床气化煤气及两段或一段水煤气，部分小城市和矿区也使用发生炉煤气、煤层瓦斯气等。随着天然气的大量发现和西气东输工程的实施，天然气占城市煤气的比例越来越大。但对远离天然气供应范围而又拥有或附近具有煤炭资源的某些中小城市或矿区，使用煤炭气化提供煤气仍然是较佳的选择，近几年在我国获得较快发展的煤炭地下气化技术则是选择之一。
1888年著名化学家门捷列夫在世界上首次提出了煤炭地下气化的设想，英国、前苏联、美国等国家先后进行了煤炭地下气化试验研究及开发工作[1,2]。其中前苏联在1940-1961年先后在莫斯科近郊煤田和顿涅茨克煤田等地建成了5个试验性气化站，即莫斯科近郊、利西昌斯克、南阿宾斯克、沙特斯、安格连斯克地下气化煤气站。这5个地下气化企业已气化了1500多万t煤炭，获得50多亿m3的商品煤气，所产煤气主要供给电站和其它工业用户。美国87年在洛基山进行了扩展贯通井孔（ELW）和注入点控制后退（CRIP）两种模式水蒸气/氧气鼓风试验，获得了中热值煤气。100多年的试验和研究，在地下气化基本反应机理、模型计算等理论研究及工艺过程设计、现场地下气化试验等方面取得了许多成果。我国也对地下气化技术进行了研究和开发。
1 煤炭地下气化在我国的发展概况
我国在上世纪50年代开始进行地下气化研究与试验。1958年至1962年，先后在新汶、鹤岗、枣庄、大同、皖南、沈北等许多矿区进行过煤炭地下气化试验，曾有16个矿井作过无井式地下气化试验，取得了一定成就，后因为种种原因未能坚持下来。从80年代中期开始，又恢复地下气化研究和试验工作；90年代后期进入快速发展阶段，目前基本上形成了两种主流技术，表1为国内一些开发情况，下面将作简要介绍。
表1 中国地下气化开发情况[3-5] 地 点 气化炉型式 气化炉
数量/台 煤 种 产气量/万Nm3/d 点火时间 备注 鹤岗兴山矿 无井式 1 气煤 - 1958 试验/已停 大同胡家湾 无井式 1 弱粘煤 空气煤气 1958 试验/已停 吉林蛟河 无井式 1 - 空气煤气 1958 试验/已停 安徽独山 有井式 1 - 0.15 1959 试验/已停 徐州马庄 无井式 1 气肥煤 0.03 1985 试验/已停 徐州新河矿 Ⅰ* 1 气肥煤 3.6 1994 试验/已停 唐山刘庄矿 Ⅰ* 2 气肥煤 11 1996 1台已停 依兰矿 Ⅱ** 1 长焰煤 - 1998 试验/已停 义 马 Ⅱ** 1 长焰煤 - 1998 试验/已停 鹤壁一矿 Ⅱ** 1 贫瘦煤 7 1998 烧锅炉/已停 新汶孙村矿 Ⅰ* 3 气煤 6 2000 在运行 新密下庄河 Ⅱ** 1 贫煤 - 2000 富氧气化试验/已停 新汶协庄矿 Ⅰ* 2 气煤 2 2001 在运行 肥城曹庄矿 Ⅰ* 2（1）*** 肥气煤 3.5 2001 在运行 山西昔阳 Ⅰ* 2（1） 无烟煤 4 2001 试验 攀枝花 Ⅱ** 1 贫瘦煤 8 2001 因故停/拟重新点火 鹤壁三矿 Ⅱ** 1 贫瘦煤 15 2001 停 阜 新 Ⅱ** 1 空气煤气 试验/停 新汶鄂庄 Ⅰ* 2（1） 气煤 2002 1台在运行
*Ⅰ长通道、大断面、两阶段法，**Ⅱ矿井气化法，***括号里为已点火台数
1.1 “长通道、大断面、两阶段”地下气化新工艺 中国矿业大学煤炭地下气化工程中心，提出了 “长通道、大断面、两阶段”气化工艺。它主要由进/排气孔、气流通道、气化通道三部分组成。进、排气孔由地面打钻施工，而气流通道、气化通道则在井下施工，这样气化通道可做到4m2左右。气化通道断面加大以后，供风阻力减少，电耗降低，反应面积增大。气化通道长，可使单炉产量增大，服务时间延长，单位时间内燃烧的煤量较多，热稳定性较好。它是一种循环供给空气和水蒸气的地下气化方法，有些类似于地面水煤气间歇制气操作过程。每个循环由两阶段组成，第一阶段为鼓空气燃烧蓄热，生产空气煤气阶段；第二阶段为鼓水蒸气，生产热解煤气和水煤气阶段。
1987年首先在徐州马庄矿报废水平中，采用了无井式空气连续气化工艺，进行了地下气化现场试验。从1994年，先后在徐州新河二号井、唐山刘庄矿、新汶矿务局孙村/协庄/鄂庄矿、肥城局曹庄矿、山西昔阳等地采用有井式两阶段操作气化获得成功。 1.2 “矿井地下气化”技术 “矿井地下气化”技术是利用现有煤矿的生产条件，在地下煤层直接构筑“气化炉”生产煤气输到地面。其技术构成是：掘两条底板倾斜煤巷作为注气巷与输气巷，并打走向钻孔实施切换注气孔煤壁后退气化技术，构成气化工作面；通过对煤壁的热作用及化学作用将煤炭转化为可燃气体；利用相关的仪器仪表进行监测监控；完成地下煤层气化试验。 该项技术目前已成功地完成了多次现场试验，如黑龙江依兰矿区气化矿井技术试验、河南新密、义马、鹤壁一矿矿井气化工业试验等，并对晋城、潞安、义马等矿区地下气化合成化工产品等进行了规划。
2 地下气化煤气组成及热值
与地面气化一样，地下气化的煤气组成与工艺操作条件如气化剂组成、压力和反应温度及煤质等有关。目前国内外已试验了空气气化、富氧气化、纯氧/水蒸气气化、两阶段气化等，为防止地下水渗漏影响气化过程的进行，国外往往使表2 地下气化典型煤气组成[3-5]
地 点
煤气种类
煤气组成*，vol%
热值MJ/Nm3
产量Nm3/h
H2
CO
CH4
CO2
N2
马庄矿
空气煤气
11.12
8.31
2.32
11.8
66.8
