波斯坦尼城能源创新

一

星火系统，一个让煤在地下气化从而省去一系列复杂开采与加工流程的系统。星火系统的灵感来自刘慈欣的短片小说《地火》，而在经过论文查找后，我们发现，无论是国外还是国内，都已经有了类似的煤的地下气化实验，但尚未实现商用。

煤炭地下气化是指将地层中的煤炭通过适当工程工艺技术，在地下原位进行有控制的不完全燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸气发生的一系列化学反应，产生CH4、H2、CO等可燃合成气的过程。苏联在19世纪30年代就着手开展矿井式煤炭地下气化试验，到1941年，在Lisichanskaya等地采用流气化法先后开展了9次气化试验，并取得了一定的效果。二战后，在Podmoskovnaya、Angren等地开展了商业化规模的气化部署和试验!5J。Podmoskovnaya煤炭地下气化项目到19世纪70年代关停，历经超20年连续商业化生产，共气化粗煤气约100×102m³。Angren地下气化项目位于苏联（现乌兹别克斯坦)境内，该气化项目主要目的是把该地区的地下褐煤气化成为动力煤气，供给Angren热力发电站发电使用。气化区域煤层厚2~28 m，埋深约220 m，煤质为褐煤，煤样收到基工业分析显示灰分、固定碳、挥发分、水分的质量分数分别为9.2%、39.8%、21.0%和40.0%——煤炭地下气化现场试验进展与启示（张金华 张梦媛 陈艳鹏 陈振宏 陈浩 东振 陈姗姗 薛俊杰）（中国石油勘探开发研究院）

Angren气化站历年产气情况

可以看到，煤的地下气化是相当有前景的。但是在现实生活中由于成本与技术问题一直未能商业化应用。但在百万立方的世界里，我们不用考虑经济上的成本，而应当考虑它是否能为我们的世界带来便利，以及在能源上能否符合我们的生态理念。

星火计划：

 “掘进者”

   为了有效监视煤炭边界与燃烧情况，我们设计了一种小型的远程操控遥感单元“掘进者”，它内置传动模块，挖掘模块，储存模块，远程遥控模块与遥感模块，外壳采用耐高温材料，使用锂电池供能，工程师可以在地面远端遥控它们在地下挖掘。通过在煤田处钻孔投放“掘进者”，我们可以遥控它们到达指定地点来对地下的煤层进行勘探。当它们在地下时，可以利用摇感模块发出次声波来对前方地质信息进行勘探并将结果返回地面的终端，从而让我们可以寻找煤层的边界。同时，“掘进者“还可以沿煤层边界安放温压传感器，这些传感器将用于之后对煤层状态的检测来为我们对是否继续开采提供判断依据。最后，“掘进者”在挖掘出一条通道后，可以与地面上的水泥泵相连，能对地底下的煤层进行水泥幕墙封装，从而实现目标煤区与其他煤区的局部隔离。

技术参数：施工中。

地面泵站

   当“掘进者“定位处于较浅地面的煤层后，我们将通过地面设置小型钻头的方式挖掘通向煤层的小型空隙来为地面泵站的下一步操作提供必要条件。当一切准备就绪后，这些泵站将向地下的煤层输送助燃气并将之人工点燃，在地底的煤炭点燃后会产生高温高压的环境，此时我们将会向煤层注入水与水蒸气，让它们在地下自发进行煤的气化，然后再由一条输气管筛导出地下的煤气产物，并将其并入主能量管，最后通过阀门决定是流向主城区还是流向储藏区。

安全保证

    由于我们直接将煤层在地底制备成煤气，其间形成的高温高压环境会对整个矿脉产生影响，稍有不慎便会引发整条矿脉的燃烧，甚至将因此造成不可挽回的重大生态灾难，为此，我们将使用一些保险设备。

    ①水泥幕墙的封装。在正式点燃煤层之前，“掘进者”将先在目标煤区进行水泥幕墙封装，保证引燃的煤层不会牵连到其他煤区。

    ②“掘进者”的监控与终端智能计算机的分析判断结合，在煤场引燃产气的过程中，“掘进者”分两班轮替在水泥幕墙外围接收来自温压传感器的煤场信息并将之实时发送至终端，计算机通过人工智能构建煤场的燃烧情况以便分析。

    ③当计算机判断此时的温压以达到临界危险值时，系统将停止助燃气体的供应，切断生产过程，关闭产气阀并向煤区引入阻燃剂，必要时刻可以通过向煤层灌入大量冷却水来阻隔引燃的煤层。

   ④控制开发规模。由于我们仅仅是一个八百人左右的小型世界，实际的煤炭需求量不会特别高，因此，我们将采取边缘开发，通过人工掘断边缘煤脉与主矿来创造一片相对独立的较小煤矿区。在这个过程中，我们会得到常规的固体煤，这些煤矿用于我们初入这个世界、尚未完成第一次地下煤气化的化石能源储备。

石油资源的开发。

  执行星火计划中，我们利用到了泵站与钻井设备，其实它们是可以移植到石油井的。当第一次泵站的建设结束时，泵站已经安装完成，钻井设备将被运往石油井来进行第二次钻探，而之前使用的“掘进者”也可以在探测石油方面发挥作用。

二

      采用一种风能与太阳能相结合的“景观式”发电装置。（设计思路及配图来源：LAND ART GENERATOR网站作品beyond the wave）

      原理如图。