[發明專利]一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202010756430.1
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111852434A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 吳財芳;蔣秀明;房孝杰
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B49/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

1.一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，包括氣化爐體（9），氣化爐體（9）下端設置有承壓底座（1）、承壓底座（1）與氣化劑管道框架（4）連接，氣化爐體（9）上連通有氣化劑管道（5），其特征在于，還包括旋轉承重座（7），旋轉承重座（7）和氣化爐體（9）之間通過半軸承連接，氣化爐體（9）的一側設置有置樣托盤（2）與密封艙蓋（3），另一側設置煤樣（15），氣化爐體（9）連接設有旋轉軸承（8），便于氣化爐體（9）進行旋轉，氣化爐體（9）上部均勻分布8個氣化劑進氣孔（6），每個氣化劑進氣孔（6）均有獨立的閥門用來控制氣化劑的進入。

2.如權利要求1所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，氣化爐體（9）一側從左至右分別設有承壓層（10）、保溫層（11）和耐火層（12），承壓層（10）為鋼筋混凝土澆筑而成，與氣化爐體（9）結構接觸，保溫層（11）為多層巖棉制成的空心長方體結構，耐火層（12）為由耐火硅材料制成。

3.如權利要求2所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，耐火層（12）的一側連接熱電偶（13）與熱電偶信號線（14），熱電偶（13）用來測試實驗過程中整個氣化爐體（9）的溫度變化情況，熱電偶信號線（14）將熱電偶的溫度信號傳送進后期的處理計算機。

4.如權利要求3所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，穿過煤樣（15）設有氣化產出氣管道（16），用來輸送氣化過程中的產出氣。

5.如權利要求4所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，氣化爐體（9）上分別設有角度微調控旋鈕（17），角度調控盤（18），固定裝置（19）和角度顯示盤（20），所述角度微調控旋鈕（17）用來調控整個氣化爐體的旋轉角度，所述固定裝置（19）分布在氣化爐體（9）兩端，用來控制角度調節后的氣化爐體，所述角度顯示盤（20）用來顯示氣化爐體（9）的傾角。

6.如權利要求5所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述氣化劑管道（5）為一軟管，用來向整個氣化爐體內部通入氣化劑。

7.如權利要求6所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗裝置，其特征在于，所述置樣托盤（2）設置為長8m、寬1m、厚5cm的平板型結構，由耐火硅材料制成，置樣托盤（2）底部設有滑輪。

8.一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗方法，其步驟包括，

a、制備樣品，將待氣化的煤切割成1m×1m×1m的立方體型，并且從中心鉆孔形成氣化通，從上部鉆孔至一半形成進氣通道；

b、將處理好的樣品放置在置樣托盤（2）上，平行放置8塊立方狀樣品，緊密布置，關閉氣化爐體的密封艙蓋（3）；

c、松開固定裝置（19），調整角度微調控旋鈕（17），觀察角度顯示盤（20），將整個裝置從水平方向調整至所需要的煤層傾角，固定裝置（19）將整個裝置固定在設定角度，防止實驗過程中出現旋轉；

d、從氣化劑管道（5）通入氣化劑，在整個實驗過程中，依次打開氣化劑進氣孔（6），控制進氣的氣化進程和氣化的氧化區的位置與速率，模擬后退式氣化工藝的進氣方式；

e、隨著氣化過程的進行，大量高熱值的氣體，隨著氣化產出氣管道（16） 排出，進入后續的氣體處理裝置脫硫、除渣、降溫。

9.如權利要求8所述的一種任意角度下煤炭地下氣化物理模擬實驗方法，其特征在于，氣化爐體（9）為一徑向水平的圓柱形裝置。