煤炭地下气化制氢技术路径.pdf

第 卷第 期洁 净 煤 技 术 年 月 专家述评刘淑琴 教授中国矿业大学（北京）刘淑琴，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教授，博士生导师，越崎杰出学者。主要从事煤炭地下气化基础理论、关键技术及环境问题的研究。主持完成国家高技术研究发展计划（计划）课题、国家重点基础研究发展计划（计划）课题、国家自然科学基金资助项目等多项国家项目，北京市科技协同创新项目 深部煤层原位转化低成本制氢关键技术研究及装备研制 项目负责人。在、煤炭学报、煤炭科学技术等学术期刊发表相关学术论文 余篇，出版专著 部，授权发明专利 项。荣获第二十一届孙越崎青年科学技术奖、入选教育部新世纪优秀人才支持计划，获教育部科技进步一等奖 项，中国石油与化学工业联合会科技进步二等奖 项，煤炭工业协会科技进步二等奖 项。荣获 年度煤炭工业协会科技攻关突出贡献奖。煤炭地下气化制氢技术路径刘淑琴，戚 川，纪雨彤，刘 欢，曹 頔（中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京；西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安）移动阅读收稿日期：；责任编辑：常明然 ：基金项目：国家自然科学基金面上资助项目（，）；北京市科学技术委员会能源与材料领域应用技术协同创新资助项目（）；中国矿业大学（北京）越崎杰出学者项目资助（）作者简介：刘淑琴（），女，山西吕梁人，教授，博士生导师，博士。：引用格式：刘淑琴，戚川，纪雨彤，等煤炭地下气化制氢技术路径洁净煤技术，（）：，（）：摘 要：氢气是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。绿色经济的氢气规模化供给是未来能源体系发展的迫切需要。煤炭地下气化技术可将地下煤炭原位高效转化为富氢气体，并将产生的二氧化碳回注气化空腔进行地质封存，有望成为一种煤炭低成本供氢路径。重点解析了煤炭地下气化过程富氢气体的析出机制，总结了典型煤炭地下气化制氢工程案例，对比了不同制氢技术路线的氢气成本，深化了耦合 的深部煤炭地下气化制氢路径。研究结果表明，煤炭地下气化过程富氢气体的析出包括煤层内的热解析氢、高温区的还原析氢以及低温气流通道中的水煤气变换。煤层内的中低温热解区范围较大，主要产生富氢气体 与，是产品气的重要组成部分；煤层富水特征和（）高气化活性使水蒸气还原制氢反应成为主导反应，低温长气流通道及气化灰渣的催化作用为原位水煤气变换制氢创造了条件。国内外典型示范项目运行数据验证了煤炭地下气化具有生产富氢气体的天然优势，其制氢成本远低于地面煤制氢和天然气制氢。气化空腔回注二氧化碳具有矿化固碳及物理碳封存的双重优势，深部煤炭地下气化制氢耦合气化空腔储碳，并联产化学品或协同深部驱油 驱替煤层气，有望形成二氧化碳近零排放的规模化低成本制氢技术路径。深部煤炭地下气化制氢耦合 技术，对发挥新型能源体系支柱作用，解决化石能源制氢碳排放难题具有重要意义，是符合中国国情的化石能源清洁转型发展路径。关键词：煤炭地下气化；制氢；深部煤层；中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：年第 期洁 净 煤 技 术第 卷 （），（），（），：（）；，（）引 言氢气作为一种清洁绿色的二次零碳能源，是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。随国家战略的高度重视及碳达峰、碳中和目标的助力驱动，到 年，我国年氢气需求量将由当前的 增至 左右，因此提高氢气供给能力以满足未来能源体系需求极为迫切。相对化石能源制氢，以太阳能、风能等作为电力来源电解水制氢为代表的可再生能源制氢路径更为清洁和绿色，但其在实际应用中仍面临一些挑战，其中最主要的是氢气生产的规模化问题。目前，世界氢气产量以化石能源制氢为主，可再生能源来源的氢气产量仅占 左右。在我国，受资源禀赋条件影响，因地制宜发展煤制氢耦合碳捕集、利用与封存（，）技术将成为我国氢能市场发展中、长期的有效供氢主体与补充。煤炭地下气化技术可将地下煤炭原位高效转化为富含氢气的可燃气体，并将煤气中分离的二氧化碳回注气化空腔进行地质封存，该技术有望成为一种有潜力的低成本煤制氢路径。笔者重点解析煤炭地下气化过程富氢气体的生成机理，比较典型煤炭地下气化制氢工程案例，进行不同制氢技术的成本对比分析，分析耦合 的深部煤炭地下气化制氢路径，推动煤炭地下气化制氢的产业化示范与应用。煤炭地下气化富氢气体的生成途径煤炭地下气化是将地下煤层进行有控制的热作用及化学作用，将其原位转化为以、为主要成分的一种特殊的化学工艺过程。现代煤炭地下气化基本单元由注入井和生产井构成，从地面分别向煤层钻进定向钻孔与垂直孔作为注入井与生产井，定向钻孔与垂直孔在煤层底部连通，形成气化通道。根据氧气浓度的分布及化学反应的区别，将气化通道内的反应区域划分为干馏干燥区、还原区和氧化区。此外，煤气化产生的可燃气体由气流通道向生产井流动的过程中也会发生部分氧化还原反应。煤炭地下气化反应过程如图 所示，在气化通道固定区域点燃煤层后，从地面注入的含氧气化剂与通道两侧煤层发生燃烧反应放热，所放出的大量热一部分通过热对流作用沿气化通道轴向扩散，另一部分经热传导与辐射向煤层壁面内传递，该过程温度可达 以上，主要产生 和（）。远端湿润的煤壁受热干燥释放出水分并转化为水蒸气，汽化过程压力膨胀，水蒸气向通道方向扩散；在温度超过 的煤壁区域内，煤炭发生热解反应，主要产生包含、的热解气；热解气中的水蒸气、与高温半焦发生水蒸气气 化 反 应 与 二 氧 化 碳 气 化 反 应，生 成 和。热解煤气与气化煤气混后形成产品气体。煤炭地下气化过程中，除了定向钻孔构建的刘淑琴等：煤炭地下气化制氢技术路径 年第 期气化通道外，还存在由于热应力或其他压裂手段形成的裂隙通道，使反应面向两侧扩展，煤层得以气化开采。受煤层涌水影响，通道内常存在过量的水蒸气。在气流通道内，当温度超过 时，产品气中 会与水蒸气发生水煤气变换反应，进一步生成。因此，煤炭地下气化过程的氢气直接来源包括煤的热解反应、水蒸气还原反应及气流通道内的水煤气变换反应。图 煤炭地下气化反应过程 作为煤炭地下气化的富氢气体产品，也是低成本制氢的重要来源。以目前成熟的 重整制氢技术路线计算，单位体积 可产出 倍氢气产品。一般来讲，煤炭地下气化的反应压力随煤层深度而增加，促进了 的原位生成，既可以成为低成本非常规天然气的重要补充，也可作为煤炭地下气化制氢的间接来源。热解析氢过程与地面气化不同，煤层内的中低温热解区范围较大，热解气是产品气的重要组成部分。在煤热解过程中，生成的温度范围较宽，热解温度达 左右即开始生成，温度升至 左右时热解析氢量达到最大，温度接近 时 仍未析出完全。低温条件下 来源于氢化芳香结构脱氢作用，高温时则来自脂环族物质缩聚与脱氢作用。加压条件下的煤层原位热解特性研究表明，随热解压力升高，热解煤气中 含量逐渐降低，热解压力对产品气组成影响见表，常压热解煤气中体积分数达 以上，而 热解工况时，含量低于。反之，含量随热解压力的提高显著提升，热解压力由常压提高至 ，体积分数提升了 以上。加压抑制了热解气体在煤焦孔道的释放，并阻碍了块煤的热破碎过程，导致包括 等挥发分降低，但 除来源于煤中甲氧基、长脂肪链等裂解反应外，重要来源还包括半焦中脂肪族碳的加氢等二次反应，加压可促进加氢反应进行，显著提高了热解气中 含量。引入催化剂可显著提高热解过程氢气产率。已有地面模拟研究通过引入钙基、铁基、钾基与钠基催化剂，考察煤炭地下气化过程催化热解效果，发现、与 对促进氢气产率提升作用明表 热解压力对产品气组成影响 热解压力 煤气组成 显，氢气产率可分别提高、和，。地下气化工艺中可将液态催化剂在煤层预压裂过程引入煤层，或随气化剂注入渗透至煤层内。还原析氢过程煤炭地下气化过程中，还原区主要发生（）和 与炽热煤焦的还原反应，产生大量 和，是有效煤气组分的主要来源。还原区主要反应式如下：年第 期洁 净 煤 技 术第 卷（），（）（），（）。（）氧交 换 机 理 常 用 于 描 述 煤 焦 气 化 反 应过程：（）（），（）（），（）（）。（）活性碳位 吸附含氧气体（）、）形成碳氧复合物（），而（）则进一步分解形成 与，如此循环，完成气化反应。对比（）和反应机理可知，二者（）结构相同，合成速率一致，则（）和 的解离成为控制步骤。由于（）分子氢键弱于 分子，（）相对更易解离氧。另一方面（）可进入孔径 的半焦微孔发生还原反应，而 可进入微孔为 以上。许多研究表明，（）气化活性高于 若干倍。对于还原反应来说，温度是导致煤气组分、热值变化的决定因素。地下气化反应过程中，地下水涌入量及注氧浓度决定了反应区的温度。与地面气化不同的是，由于煤本身含水、煤层地下水涌入及干馏干燥带和氧化带反应产生的水，导致气化过程中水蒸气通常过量。从热力学平衡的角度分析，气化过程提高水蒸气含量进一步促进了水蒸气还原反应正向发生，产生更多氢气，但过量的水蒸气会降低反应区温度，破坏反应条件，同时导致与 含量下降。地下气化现场试验也表明，过量的地下水涌入会降低反应区温度，使氢气产量下降，。现场试验通常通过控制气化压力不大于煤层静水压力，控制涌入气化区及参与反应的水量。总体来看，（）较高的气化活性及煤层富水特征，导致煤层气化过程中，水蒸气还原反应占主导地位。气化剂中氧气浓度提高可显著提高地下气化炉内反应区温度，如图 所示，气化剂中氧体积分数为时，反应区内最高温度为 ；当氧体积分数提高至 时，反应区最高温度可达 。另外，富氧浓度的提高也显著扩展了反应区的边界，有利于生产煤气组成优化和产量的提高。富氧水蒸气地下气化模拟试验煤气组成随氧体积分数的变化，如图 所示。由图 可知，当富氧浓度由 不断提高时，煤气中有效组分、含量均明显升高。氧气体积分数进一步提高时，有图 不同富氧浓度条件下地下气化反应炉内温度分布 效组分含量有所降低，含量显著提高。与地面气化不同，在一定富氧浓度范围内，通过适当提高氧气浓度来提升反应区温度以及扩展高温影响范围，强化了水蒸气分解反应和 还原反应，提高、含量，同时扩大煤的干馏干燥反应区范围，产生更多的、等干馏组分。但过高的氧体积分数会加强煤的燃烧反应及通道中可燃组分的二次燃烧，产生更多，导致局部温度过高，煤中矿物部分熔融而包覆煤焦，阻碍煤焦气化反应，煤气有效组分含量下降。此外，半焦加压气化过程中，压力的提高也可以促进氢气与甲烷生成，提高煤气中富氢组分含量，见表。常压气化过程水蒸气还原反应速率最快，还原反应速率较慢，煤焦与 的反应速率最慢，而加压气化过程中，水蒸气还原反应和还原反应趋于零级反应，煤焦与 的反应速率则显著提高，与前二者反应速率相当。此外，气化压力可促进水煤气变换反应进行，导致 含量升高。刘淑琴等：煤炭地下气化制氢技术路径 年第 期图 富氧水蒸气地下气化模拟试验煤气组成随氧体积分数的变化 （）表 压力对半焦气化煤气组成的影响 气化压力 煤气组成 气化通道低温区的水煤气变换反应热解与还原过程中生成的 可与水蒸气进一步发生水煤气变换反应：（）。（）该反应在温度高于 时即可发生，当温度高于 时，其反应速率接近水蒸气分解反应速率。由于水煤气变换为放热反应，较低的温度有利于提高氢气转化率，而较高的温度有利于提高反应速率。此外，金属氧化物对水煤气变换反应具有催化作用，可使反应在更低温度发生并提高氢气转化率。地面蒸汽重整生产过程中，首先采用 为主要成分的催化剂，操作温度在 ，操作压力 条件下，将 体积分数由 降至 ；再采用 等催化剂，在操作温度，操作压力 条件下，进一步将 体积分数降至 以下。在煤炭地下气化过程中，气化完成后的煤灰渣存留 于 气 化 通 道 内。而 气 化 灰 渣 富 含、等氧化物，。时金属氧化物对水煤气变换反应 转化率的影响见表，煤气化灰渣中主要氧化物对水煤气变换反应具有较显著的催化效果。表 温度 时金属氧化物对水煤气变换反应 转化率的影响 氧化物转化率 因此，在煤层气化过程，气化通道长度足够，且存留的气化灰渣具有显著催化效果，水煤气变换反应在气化通道内理论上具备达到热力学平衡的条件。煤炭地下气化工程产氢数据分析煤炭地下气化技术历经百余年的发展，理论与技术不断创新，控制手段及控制装备不断升级。以可控后退注气点工艺（，以下简称）为基础，集成先进的煤层定向钻井 完井等技术及远程多介质注入装备的现代煤炭地下气化技术逐步形成。受环境影响及碳排放制约，煤炭地下气化技术总体发展趋势呈现由矿井式向钻井式、由浅部煤层向深部煤层、由单一发电利用向综合利用的特征。基于矿井式气化的煤炭地下气化制氢早在 世纪 年代被提出，。在徐州新河 号井浅部煤炭地下气化试验中，采用 阶段工艺进行了富氢煤气生产试验。第 阶段鼓入空气生产空气煤气，同时在煤层中创造高温温度场，第 阶段鼓入水蒸气，进行水煤气反应，生产的富氢煤气中氢气体积分数高达（图），。通过煤气中 及 含量确定 阶段的切换时间。阶段地下气化制氢的局限性在于水蒸气的输送距离过长，导致水蒸气温度低，还原率下降，最终富氢煤气产量比较低，不利用实现工业化应用。图 徐州新河 号井煤炭地下气化现场试验煤气中氢气含量 ，年，中国矿业大学（北京）与新奥气 年第 期洁 净 煤 技 术第 卷化采煤有限公司联合开展了乌兰察布现代煤炭地下气化试验。煤层埋深 ，厚度 左右，煤种为褐煤。以空气为气化剂的气化稳定运行时间达 个月以上，煤气产量达 万 。采用氧气二氧化碳为气化剂，气化压力，连续稳定运行 个月，煤气产量达 万 ，有效气组分体积分数，煤气流量和组分波动范围低于。乌兰察布地下气化项目开创了我国现代煤炭地下气化技术的先河。空气气化和富氧气化的平均煤气组成如图 所示，可知空气煤气中 体积分数平均达，成本 元，富氧煤气中 体积分数平均达，体积分数达，折合氢气体积分数达到，成本 元，为低成本规模化煤炭地下气化制氢奠定了基础。图 空气气化和富氧气化 煤气组成 现场试验过程通过在气化通道一侧建立监测钻孔（图），进行温度、压力与煤气组分采集，充分验证了在气化通道中存在显著的水煤气变换反应。监测数据显示，在注气点附近高温还原反应良好，体积分数可达 以上，在气化通道中的水煤气变换反应导致最终出口煤气 体积分数降至 以下，变换率高达。变换反应的反应程度受到通道长度、温度、压力、煤中金属元素种类等多种因素的影响。图 煤炭地下气化试验监测示意 国外的典型煤炭地下气化工程试验数据见表。美国洛基山 号（）试验项目，煤层埋深 。试验过程中，开展了氧气水蒸气气化试验，持续稳定气化时间 ，煤气热值达 。其中，产品煤气中 体积分数平均达，体积分数约，折合 体积分数可达以上。澳大利亚钦奇拉（）项目，煤层埋深 ，煤层厚度 ，煤种为次烟煤。项目开展了 个后退周期试验，合计气化 煤，产出合成气 万，试验包括空气、富氧以及纯氧等不同气化剂。其中纯氧气化煤气中 体积分数高达，体积分数，折合 体积分数 以上。氧气浓度显著强化了水蒸气分解反应，提高了 产量。世纪 年代以来，欧洲致力于中深部煤炭地下气化技术研发，并将煤炭地下气化与制氢、氢燃料电池以及 等现代产业结合。西班牙埃尔特鲁埃尔（）试验项目，煤层埋深 左右，煤层厚度 ，煤层水平通道长度 ，气化压力 ，气化剂为氧气。表 国外典型煤炭地下气化工程案例产氢数据分析 国家项目埋深 气化剂压力主要组成 折合 热值（）美国 水 纯氧澳大利亚富氧 纯氧西班牙 纯氧加拿大 水 纯氧刘淑琴等：煤炭地下气化制氢技术路径 年第 期生产煤气中 体积分数平均为，体积分数接近，折合 体积分数可达 以上。加拿大天鹅山试验项目煤层埋深 ，厚度 ，煤层 水 平 段 长 度 。气 化 压 力 达 ，煤气中 体积分数高达，体积分数为，折合氢气体积分数达 以上。气化压力的提高显著促进含氢气体 生成。国内外典型煤炭地下气化运行数据表明，地下煤层的富水特征使煤炭地下气化天然具有生产富氢气体的优势，典型工程项目的实施，为低成本规模化煤炭地下气化制氢奠定了良好的工业基础。不同制氢路径成本对比分析目前，我国氢气的制取产业较为成熟的技术路线有煤炭、天然气等化石能源重整制氢，焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢等工业副产制氢，以及电解水制氢。我国较为成熟的制氢技术路线成本对比如图 所示。图 各制氢技术路线成本对比 地面煤气化制氢技术发展成熟，氢气制取成本较低。制氢成本主要受原料煤价格影响，原料煤消耗占地面煤制氢成本 左右。以成本较低的煤气化技术为例，产能为 万 合成气的装置，在原料煤（），含碳量以上）价格 元 情况下，制氢成本约 元。天然气制氢技术中，以蒸汽重整制氢较成熟，欧美等国主要采用该技术制氢。制氢成本重要因素是天然气价格，天然气原料消耗占制氢成本 以上。以工业天然气成本 元 为例，天然气制氢成本约 元。但受我国资源禀赋影响，不适宜大部分地区开展。钢铁、化工等行业分布有大量工业副产氢气，结合提纯技术可制取满足燃料电池应用的氢气。焦炭生产过程中，每吨焦炭可产生 氢气。我国烧碱生产过程中每年副产氢气 万 万。合成氨生产过程中每年可回收驰放气中氢气 万 。综合考虑副产气成本以及提纯成本，工业副产氢气制氢成本在 元。电解水制氢具有绿色环保、氢气纯度高等特点。制氢技术中以碱性电解槽技术最为成熟，生产成本相对较低，国内单台最大产氢量为 。电解水制氢单位电耗 ，成本主要受电价影响，电价占总成本 以上。如采用市售电价生产，制氢成本 元。在国家及地方产业政策支持，采用“谷电”价格约 元，制氢成本约 元。以年产 万 氢气煤炭地下气化制氢项目为例，结合地面 变换以及甲烷裂解，吨煤可产氢气约 ，综合制氢成本约 元。地下气化省去建井、采煤以及地面建炉气化等工艺，原料煤价格主要由煤矿资源价款影响，不受市场原料煤价格波动影响，因此制氢成本相对地面煤制氢以及天然气制氢等化石能源制氢技术更具有经济效益优势。耦合 技术的深部煤炭地下气化制氢路径 化石能源制氢具有成本低、技术成熟等优势，但面临制取环节的碳排放问题，耦合 技术有望实现化石能源大规模低碳制氢，成为我国碳减排、能源安全保障以及可持续发展的重要手段。但当前我国 技术仍处于探索阶段，能耗较高，二氧化碳的利用渠道较窄。国内目前 成本 元，如结合，地面煤制氢成本提高 元 左右。耦合 显著降低了地面煤制氢的成本优势。而深部煤炭地下气化工艺与 技术天然地耦合，可形成低成本碳封存和资源化利用技术路线。深部煤炭地下气化技术可采用纯氧二氧化碳作为气化剂，循环利用二氧化碳，既可提高气化剂鼓入流量和流速，改善气化剂流动性，促进气化通道气固反应发生，又可强化 还原反应，有利于提高煤气有效组分产量。更重要地，研究表明适宜开展深部煤炭地下气化的选址区域通常也满足二氧化碳封存的地质条件，分离捕集的 可在气化后形成的地下空腔就地封存，天然具有与 耦合的优势。特别是深部煤层气化空腔，不仅可在超临界状态下物理封存，还可与气化灰渣发生矿化作用，研究表明，、条件下，每吨灰渣 年第 期洁 净 煤 技 术第 卷具备 左右 封存能力，有效提升了地下空腔的封存能力；另一方面，在煤炭地下气化项目，地面空分单元在产出氧气作为气化剂外，产生大量高纯氮气，结合 合成化学品，实现 资源化利用；此外，可用于临近油田 驱油提高原油采收率（，）或用于驱替煤层气（，），同时实现地质封存。煤炭地下气化的技术特点使其可结合多种碳减排方式，形成低成本的碳封存与利用技术路线。以年产 亿 氢气的深部煤炭地下气化项目为例（图），需以废气形式排放的 量约为 万 。项目实施过程所形成的气化空腔，封存容量占项目全生命周期内总排放量的。气化过程中，以纯氧二氧化碳作为气化剂，循环利用，提高煤气有效组分收率，来源于空分装置制备，副产纯度。一部分 用于酸性气体脱除外，剩余 可与 合成氨，再进一步与捕集分离的 反应生产尿素，将项目排放 全部消纳，形成零排放的深部煤炭地下气化制氢技术路线。图 深部煤炭地下气化制氢耦合 与尿素联产技术路线 结合 为例，经核算，捕集成本约 元，考虑 以内管道运输成本，到达油气井口总成本低于 元。国内 驱油项目中平均注入 可增产 原油。年产 亿 氢气深部煤炭地下气化制氢项目除气化空腔封存的 外，剩余 可支撑年产 万 的驱油项目。深部煤炭地下气化制氢与气化空腔封存 结合，并联产化学品或协同驱油 驱替煤层气路线，既可规模化制取低成本氢气，又可实现二氧化碳零排放与资源化利用，对解决化石能源制氢碳排放难题以及发挥新型能源体系支柱作用具有重要意义，是符合中国国情、具有中国特色的化石能源清洁转型发展之路。因此，应加强煤炭企业与油气企业合作研发，加强技术攻关和示范项目建设，支撑新型能源体系发展。结 语）解析了氢气析出途径。煤炭地下气化过程的富氢气体直接来源包括煤的热解反应、水蒸气还原反应以及气流通道内的水煤气变换反应。热解反应过程，主要产生富氢气体 与，特别是在深部煤层气化时，加压可显著提高富氢气体 含量；由于煤本身含水、地下水涌入及干馏干燥带和氧化带反应产生的水，导致地下煤层具有富水特征。（）相对 更易解离出氧及（）可进入更小煤焦微孔的优势使（）气化活性显著高于。煤层富水特征和（）高气化活性使还原区以水蒸气还原反应为主导；而煤炭地下气化长气流通道以及气化灰渣催化作用进一步促进了水煤气变换反应。上述特征使煤炭地下气化天然具有产出富氢气体优势。）国内外典型煤炭地下气化试验运行数据表明，地下煤层的富水特征使煤炭地下气化天然具有生产富氢气体氢气和甲烷的优势，典型工程试验项目的实施为低成本规模化煤炭地下气化制氢奠定了良好的工业化放大基础。煤炭地下气化可产出折合氢气含量 以上的煤气，而氢气含量与煤层条件、气化剂注入量、气化压力等密切相关。）地下气化省去建井、采煤以及地面建炉气化等工艺，原料煤价格主要由煤矿资源价款影响，不受市场原料煤价格波动影响，因此制氢成本具有显著得经济 优 势。煤 炭 地 下 气 化 制 氢 成 本 约 元，远低于地面煤制氢和天然气制氢成本。）化石能源制氢面临制取环节的碳排放问题，深部煤炭地下气化工艺与 技术天然耦合，可形成低成本碳封存和资源化利用技术路线。深部煤炭地下气化制氢与气化空腔封存 结合，并联产化学品或协同驱油 驱替煤层气路线，可规模化制取刘淑琴等：煤炭地下气化制氢技术路径 年第 期低成本氢气，又实现了二氧化碳近零排放与资源化利用，对解决化石能源制氢碳排放难题及发挥新型能源体系支柱作用具有重要意义，是符合中国国情、具有中国特色的化石能源清洁转型发展之路。参考文献（）：中国氢能联盟 中国氢能源及燃料电池产业白皮书（版）潍坊：中国氢能联盟，刘淑琴，刘欢，纪雨彤，等 深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析 煤炭科学技术，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，：，：，（）：，（）：，（），：伊文婧，梁琦，裴庆冰 氢能促进我国能源系统清洁低碳转型的应用及进展 环境保护，（）：，：，（）：刘淑琴，梅霞，郭巍，等 煤炭地下气化理论与技术研究进展 煤炭科学技术，（）：，（）：，（）：，：刘淑琴，陈峰，庞旭林，等 煤炭地下气化反应过程分析及稳定控制工艺 煤炭科学技术，（）：，（）：梁杰，冯银辉，张彦春，等 褐煤地下气化制氢工艺的研究 化工学报，（）：，（）：余力，鲍德佑 煤炭地下气化与氢能的开发 科技导报，（）：，（）：杨兰和，梁杰，尹雪峰 煤炭地下气化制氢技术理论与实践 煤炭科学技术，（）：，（）：，（）：，（）：谢克昌 煤的结构与反应性 北京：科学出版社，：牛茂斐 中深部煤炭原位气化富甲烷煤气析出特性研究北京：中国矿业大学（北京），（）：梁新星，吕俊鑫，舒新前 新疆淖毛湖长焰煤地下催化热解的反应特性 煤炭转化，（）：，年第 期洁 净 煤 技 术第 卷 ，（）：，：，（）：，：，：，：，（）：，：，（）：杨帆，周志杰，王辅臣，等 神府煤焦与水蒸气、气化反应特性研究 燃料化学学报，（）：，（）：，（）：刘淑琴，梁杰，余力 煤炭地下气化中 化学反应特性及影响因素 中国矿业大学学报，（）：，（）：，（）：，（）：韩军，方惠军，喻岳钰，等 煤炭地下气化产业与技术发展的主要问题及对策 石油科技论坛，（）：，（）：刘淑琴，张军，梁杰，等 煤炭地下气化的综合利用前景煤炭科学技术，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：王云阳，张歆怿，张紫薇 粉煤灰矿化封存 技术的应用研究 节能，（）：，（）：孔令峰，张军贤，李华启，等 我国中深层煤炭地下气化商业化路径 天然气工业，（）：，（）：