煤炭地下氣化爐及爐燃燒狀態(tài)確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭地下氣化領(lǐng)域，尤其涉及一種煤炭地下氣化爐及爐燃燒狀態(tài)確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭地下氣化作為一種正在興起的煤氣化技術(shù)，由于其所具有的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和高效性受到廣泛的關(guān)注。但是針對地下氣化過程中地下氣化爐內(nèi)的溫度、壓力、組分等檢測一直缺乏相關(guān)的合理方法。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)對判斷地下氣化爐燃燒狀況提出了一些技術(shù)方案。例如以下介紹的現(xiàn)有技術(shù)一、二。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)一:專利200910150724.3，一種煤炭地下氣化爐燃燒狀態(tài)確定方法、系統(tǒng)和裝置，是一種在地表設(shè)置測氡點進(jìn)而根據(jù)氡值和溫度關(guān)系得出地下溫度場的方法；
[0005]現(xiàn)有技術(shù)二:專利201210226183.X，煤炭地下氣化爐二維平面溫度場的實時監(jiān)測方法，也是一種根據(jù)氡值和溫度關(guān)系得出地下氣化爐溫度場二維平面的方法。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)一和二中，均是通過地面氡值探測間接獲得地下氣化爐的溫度場來確定其燃燒狀況，有關(guān)關(guān)系還需驗證，精確性較差。
[0007]鑒于以上問題，本專利提出一種新型的煤炭地下氣化實時情況監(jiān)測方法。該方法通過在地下氣化爐氣流通道周邊設(shè)置測孔，可以直接獲得地下溫度、壓力、組分等信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的是提供一種地下氣化爐，解決現(xiàn)有地下氣化爐無法準(zhǔn)確判斷其燃燒狀況的問題。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種煤炭地下氣化爐，包括進(jìn)氣孔、出氣孔、形成于進(jìn)氣孔與出氣孔之間的氣流通道以及若干測孔，所述若干測孔設(shè)置于所述進(jìn)氣孔與出氣孔連線的垂直方向的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并且所述測孔通至所述地下氣化爐的煤層，通過所述測孔至少實現(xiàn)對所述地下氣化爐的溫度、壓力以及樣品組分的監(jiān)測。
[0010]優(yōu)選地，所述每一測孔于不同孔深處設(shè)置有溫度探測點，所述溫度探測點由熱電偶形成，實現(xiàn)對所述地下氣化爐溫度的監(jiān)測。
[0011]優(yōu)選地，所述測孔內(nèi)設(shè)置有套管，所述套管的下放位置與所述地下氣化爐處于同一煤層，所述熱電偶固定于所述套管內(nèi)，所述氣化通道隨著煤層的燃燒不斷擴(kuò)大而形成燃空區(qū)，至少一所述測孔內(nèi)的套管連通至所述燃空區(qū)，通過所述連通至燃空區(qū)的管套監(jiān)測所述地下氣化爐內(nèi)的樣品組分以及壓力數(shù)據(jù)。
[0012]優(yōu)選地，所述地下氣化爐為氣流通道呈長條形的單一氣化爐，或者為氣流通道呈L型、V形或者Z形的多單元氣化爐，所述進(jìn)氣孔與出氣孔之間的連線對應(yīng)為直線、L形、V形或者Z形。
[0013]優(yōu)選地，所述若干測孔呈單列或者多列沿所述進(jìn)氣孔與出氣孔的連線方向布置于距離所述進(jìn)氣孔與出氣孔之間的連線0-20米范圍內(nèi)，并且所述每列測孔的孔間距大于等于5米。
[0014]優(yōu)選地，所述每列測孔靠近進(jìn)氣孔的一測孔與所述進(jìn)氣孔的距離大于等于5米，靠近出氣孔測孔與所述出氣孔的距離大于等于5米。
[0015]另，本發(fā)明還提供一種煤炭地下氣化爐燃燒狀態(tài)確定方法，包括以下步驟:
[0016]S1、在距離地下氣化爐進(jìn)氣孔與出氣孔之間的連線預(yù)設(shè)范圍內(nèi)設(shè)置若干個測孔；
[0017]S2、在所述測孔的不同孔深處設(shè)置若干溫度探測點；
[0018]S3、所述測孔內(nèi)的溫度探測點實時監(jiān)測不同孔深的溫度；以及
[0019]S4、通過測孔采集所述地下氣化爐的煤氣樣品，以監(jiān)測所述氣化爐內(nèi)的壓力數(shù)據(jù)以及煤氣樣品組分；
[0020]S5、根據(jù)各測孔中采集的溫度、壓力數(shù)據(jù)以及樣品組分，確定所述煤炭地下氣化爐燃燒狀態(tài)。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟SI具體為:在所述氣化爐運行之前，預(yù)先呈單列或者多列的沿所述進(jìn)氣孔與出氣孔的連線方向布置于距離所述進(jìn)氣孔與出氣孔之間的連線0-20米范圍內(nèi)，并且每列測孔按照以下方式布置:所述每一測孔通至所述地下氣化爐的煤層，所述每列測孔的孔間距大于等于5米，每列測孔靠近進(jìn)氣孔的一測孔與所述進(jìn)氣孔的距離大于等于5米，靠近出氣孔的測孔與所述出氣孔的距離大于等于5米。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟S2包括以下步驟:
[0023]S21、在所述測孔內(nèi)設(shè)置套管，使套管的下方位置與所述地下氣化爐處于同一煤層；
[0024]S22、在所述套管的不同位置設(shè)置熱電偶，形成所述溫度探測點。
[0025]優(yōu)選地，隨著所述地下氣化爐的燃燒，所述氣流通道不斷擴(kuò)大而形成燃空區(qū)，至少一所述測孔連通至所述燃空區(qū)，所述步驟S4具體為:通過所述連通至燃空區(qū)的套管采集地下氣化爐內(nèi)的樣品組分以及壓力數(shù)據(jù)。
[0026]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]本發(fā)明的煤炭地下氣化爐及其燃燒狀態(tài)確定方法，通過設(shè)置的測孔內(nèi)的熱電偶實時監(jiān)測地下氣化爐內(nèi)的溫度，并通過連通至氣流通道的測孔內(nèi)的套管獲取到的樣品實時監(jiān)測樣品組分以及壓力數(shù)據(jù)，工作人員即可從上述實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)判斷地下氣化爐內(nèi)的燃燒狀況。顯然，該地下氣化爐的燃燒狀況是通過實時獲取的直觀數(shù)據(jù)來得出的，判斷更為及時、準(zhǔn)確度更高。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明第一實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是圖1所示煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3是本發(fā)明第二實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4是本發(fā)明第三實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖5是本發(fā)明第四實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6是本發(fā)明煤炭地下氣化爐燃燒狀態(tài)確定方法流程圖。
【具體實施方式】
[0034]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]圖1及圖2是本發(fā)明第一實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖1，煤炭地下氣化工藝是自地面向下打鉆孔到煤層，其中一個鉆孔為進(jìn)氣孔I，另一個鉆孔為出氣孔2，利用煤層壓裂等方法在兩孔中形成氣化通道(圖未示)。點火后，進(jìn)氣孔I將氣化劑(空氣、水蒸氣、富氧空氣等)輸送到煤層，氣化劑在煤層的氣化通道中進(jìn)行不完全燃燒，并連續(xù)氣化，生產(chǎn)的可燃?xì)怏w從出氣孔2輸送到地面。而在所述氣化過程中，所述氣化通道隨著煤層的燃燒而不斷擴(kuò)大，形成燃空區(qū)3。
[0036]本實施例的煤炭地下氣化爐除包括上述進(jìn)氣孔1、出氣孔2、氣流通道外，還包括若干測孔4，所述若干測孔設(shè)置于所述進(jìn)氣孔I與出氣孔2連線的垂直方向的預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，并且所述測孔通至所述地下氣化爐的煤層，通過所述測孔4至少實現(xiàn)對所述地下氣化爐的溫度、壓力以及樣品組分的監(jiān)測，以下以所述地下氣化爐可以實現(xiàn)溫度、壓力以及樣品組分的監(jiān)測為例進(jìn)行說明。
[0037]于本實施例中，所述每一測孔4于不同孔深處設(shè)置有溫度探測點，溫度探測點的間隔根據(jù)待測煤層厚度及探測精度決定，可選擇I?10米間隔布置一個溫度探測點，所述溫度探測點由熱電偶形成，用以對所述地下氣化爐的各深度處的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0038]進(jìn)一步的，所述每一測孔4內(nèi)設(shè)置有套管(圖未示)，并且所述套管的下放位置與所述地下氣化爐處于同一煤層，所述熱電偶固定于所述套管內(nèi)。所述套管朝向地表的一端為密封的，如此，隨著氣化爐的燃燒，所述氣流通道將不斷擴(kuò)大而形成燃空區(qū)3，部分測孔4的套管將連通至所述燃空區(qū)3，此時該套管內(nèi)將充滿地下氣化爐的煤氣樣品。如此，可以在該套管上開設(shè)一采樣口，然后通過該連通至氣流通道的管套即可獲取所述地下氣化爐內(nèi)的樣品，從而實現(xiàn)實時監(jiān)測所述地下氣化爐內(nèi)的樣品組分以及壓力數(shù)據(jù)。并且，上述連通至氣流通道的測孔4還可以滿足地下氣化爐緊急進(jìn)氣和出氣的需求。
[0039]請一并參閱圖2，所述若干測孔4可以呈單列的沿所述進(jìn)氣孔I與出氣孔2的連線方向布置(如圖1所示)，也可以呈多列的沿所述進(jìn)氣孔I與出氣孔2的連線方向布置(如圖2所示)，并且所述每列測孔4均設(shè)置于距所述進(jìn)氣孔I與出氣孔2連線預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。該預(yù)設(shè)范圍根據(jù)所述地下氣化爐的燃燒范圍確定，本實施例中，優(yōu)選將所述測孔4設(shè)置于距離所述進(jìn)氣孔I與出氣孔2連線的0-20米范圍內(nèi)，即設(shè)置在所述燃空區(qū)3的周邊范圍。
[0040]如圖1所示，所述每列測孔4的相鄰孔間距大于等于5米，并且每列測孔4靠近進(jìn)氣孔I的一測孔4與所述進(jìn)氣孔I的距離大于等于5米，靠近出氣孔2的測孔4與所述出氣孔2的距離大于等于5米。具體在本實施方式中，每列測孔4靠近進(jìn)氣孔I的一測孔4與所述進(jìn)氣孔I的距離等于5米，靠近出氣孔2的測孔4與所述出氣孔2的距離等于10米，但不以此為限。
[0041]可以理解的是，所述測孔4除了可以實現(xiàn)溫度、壓力數(shù)據(jù)以及樣品成分的監(jiān)測外，還可實現(xiàn)井下污染物或灰渣取樣、地下濕度監(jiān)測、井下實時圖像監(jiān)測等。
[0042]本實施例的地下氣化爐在其運行過程中，所述測孔內(nèi)的熱電偶實現(xiàn)對所述地下氣化爐溫度的實時監(jiān)測，而隨著地下氣化爐的燃燒，部分測孔4內(nèi)的套管與氣流通道連通，套管內(nèi)充滿煤氣樣品，即可通過該套管進(jìn)行實時采樣，實現(xiàn)對所述地下氣化爐的樣品組分以及壓力數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。顯然，本提案的地下氣化爐至少可以實現(xiàn)對自身溫度、樣品成分以及壓力數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，能夠更為及時、準(zhǔn)確的確定自身燃燒狀態(tài)。
[0043]請參閱圖3，為本發(fā)明第二實施例的煤炭地下氣化爐的地表結(jié)構(gòu)示意圖。該