一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111852434A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010756430.1(22)申请日2020.07.31(71)申请人中国矿业大学地址221000江苏省徐州市南郊翟山(72)发明人吴财芳蒋秀明房孝杰(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人邓道花(51)Int.Cl.E21B43/295(2006.01)E21B49/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置及方法(57)摘要本发明公开一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置及方法，包括气化炉体，气化炉体下端设置有承压底座、承压底座与气化剂管道框架连接，气化炉体上连通有气化剂管道，还包括旋转承重座，旋转承重座和气化炉体之间通过半轴承连接，气化炉体的一侧设置样托盘与密封舱盖，另一侧设置煤样。有益效果是：通过可旋转炉体装置，待气化煤层可实现±90°方向上的煤层倾角的调节，可模拟任意倾角煤层的气化现象；大煤层样品的设计使减少了样品接触面的接触误差，降低了样品间隙的的气体等因素对煤样热导率、抗压、抗拉、弹性模量等物理力学性质对煤炭气化过程的影响。CN111852434ACN111852434A权利要求书1/2页1.一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，包括气化炉体（9），气化炉体（9）下端设置有承压底座（1）、承压底座（1）与气化剂管道框架（4）连接，气化炉体（9）上连通有气化剂管道（5），其特征在于，还包括旋转承重座（7），旋转承重座（7）和气化炉体（9）之间通过半轴承连接，气化炉体（9）的一侧设置有置样托盘（2）与密封舱盖（3），另一侧设置煤样（15），气化炉体（9）连接设有旋转轴承（8），便于气化炉体（9）进行旋转，气化炉体（9）上部均匀分布8个气化剂进气孔（6），每个气化剂进气孔（6）均有独立的阀门用来控制气化剂的进入。2.如权利要求1所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，气化炉体（9）一侧从左至右分别设有承压层（10）、保温层（11）和耐火层（12），承压层（10）为钢筋混凝土浇筑而成，与气化炉体（9）结构接触，保温层（11）为多层岩棉制成的空心长方体结构，耐火层（12）为由耐火硅材料制成。3.如权利要求2所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，耐火层（12）的一侧连接热电偶（13）与热电偶信号线（14），热电偶（13）用来测试实验过程中整个气化炉体（9）的温度变化情况，热电偶信号线（14）将热电偶的温度信号传送进后期的处理计算机。4.如权利要求3所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，穿过煤样（15）设有气化产出气管道（16），用来输送气化过程中的产出气。5.如权利要求4所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，气化炉体（9）上分别设有角度微调控旋钮（17），角度调控盘（18），固定装置（19）和角度显示盘（20），所述角度微调控旋钮（17）用来调控整个气化炉体的旋转角度，所述固定装置（19）分布在气化炉体（9）两端，用来控制角度调节后的气化炉体，所述角度显示盘（20）用来显示气化炉体（9）的倾角。6.如权利要求5所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，所述气化剂管道（5）为一软管，用来向整个气化炉体内部通入气化剂。7.如权利要求6所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置，其特征在于，所述置样托盘（2）设置为长8m、宽1m、厚5cm的平板型结构，由耐火硅材料制成，置样托盘（2）底部设有滑轮。8.一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验方法，其步骤包括，a、制备样品，将待气化的煤切割成1m×1m×1m的立方体型，并且从中心钻孔形成气化通，从上部钻孔至一半形成进气通道；b、将处理好的样品放置在置样托盘（2）上，平行放置8块立方状样品，紧密布置，关闭气化炉体的密封舱盖（3）；c、松开固定装置（19），调整角度微调控旋钮（17），观察角度显示盘（20），将整个装置从水平方向调整至所需要的煤层倾角，固定装置（19）将整个装置固定在设定角度，防止实验过程中出现旋转；d、从气化剂管道（5）通入气化剂，在整个实验过程中，依次打开气化剂进气孔（6），控制进气的气化进程和气化的氧化区的位置与速率，模拟后退式气化工艺的进气方式；e、随着气化过程的进行，大量高热值的气体，随着气化产出气管道（16）排出，进入后续的气体处理装置脱硫、除渣、降温。2CN111852434A权利要求书2/2页9.如权利要求8所述的一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验方法，其特征在于，气化炉体（9）为