[發明專利]大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011546621.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112647923A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 辛林;馮洺澤;程衛民;李凱旋;胡相明;吳景;李佳澤;謝軍;李劍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;E21B49/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張凱

1.一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，其特征在于，包括氣化爐、氣化劑制備單元、監測單元和數據處理單元，氣化劑制備單元通過氣化爐上的注氣口相連，監測單元監測將監測參數傳遞至數據處理單元；

所述氣化爐包括底座、墊板、第一側板、第二側板和頂蓋，墊板、第一側板和第二側板和頂蓋圍成密閉的長方體試驗空間，試驗空間內還安裝有點火裝置，2個相對布置的第二側擋板上分別設置有注氣口和排氣口，2個相對布置的第一側板上設置有多個螺孔，頂蓋上設置有多個螺孔，充填裝置和氣化爐頂蓋上的開口相連；

所述監測單元包括氣體流量計、氣體壓力表、測溫熱電偶、氣相色譜儀、聲發射傳感器和壓力傳感器，氣體流量計、氣體壓力表監測注氣管路和排氣管路上的氣壓和流量，測溫熱電偶通過螺孔配置在氣化爐上監測溫度，聲發射傳感器通過螺孔配置在氣化爐的邊角位置監測覆巖破壞，壓力傳感器通過螺孔配置在模擬上覆巖層的表面監測圍巖應力，氣相色譜儀監測排氣管路中氣體的組分。

2.根據權利要求1所述的一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，其特征在于，所述氣化爐的結構使用不銹鋼材料制作并在表面鍍鎳，頂蓋上設置有吊環；頂蓋和第一側板、第二側板之間通過螺栓連接固定。

3.根據權利要求2所述的一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，其特征在于，所述第一側板、第二側板與底座之間通過不銹鋼角碼連接，2個第一側板在第一方向上相面對的布置，2個第二側板在第二方向上相面對的布置。

4.根據權利要求1所述的一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，其特征在于，所述氣化劑制備單元包括空氣壓縮機、蒸汽發生器、氧氣罐和二氧化碳罐，空氣壓縮機、蒸汽發生器、氧氣罐和二氧化碳罐通過注氣管路分別與注氣口相連。

5.根據權利要求1所述的一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，其特征在于，所述排氣管路的出口處設置有放散塔，放散塔和排氣口之間的排氣管路上還設置有洗滌罐、脫硫罐和脫焦罐。

6.一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗方法，其特征在于，利用權利要求1至5任一項所述的一種大尺度型煤煤炭地下氣化相似材料模擬試驗裝置，步驟包括：

S1.組裝氣化爐，試驗空間底部鋪設墊板；

S2.在試驗空間內鋪設相似材料，構建模擬底板、模擬煤層和模擬頂板；

S3.在模擬煤層中布置注氣通道和排氣通道，并連接注氣管道，關閉排氣管道，進行氣化爐的氣密性試驗；

S4.在氣化爐布置測溫熱電偶對試驗空間內煤巖層的溫度進行監測；

S5.在氣化爐的邊角位置布置聲發射傳感器，對試驗空間內煤巖層的應力和破壞情況進行監測；

S6.在氣化爐布置應力傳感器，對試驗空間內的煤巖層應力進行監測；

S7.模擬煤層氣化過程；

S8.監測單元采集氣化過程中的監測數據；

S9.模擬燃空區的充填；

S10.解剖氣化爐，觀測模擬頂板、模擬底板，以及燃空區。