煤炭地下气化伺服混合实验系统及其气化方法.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CN111236920A(43)申请公布日2020.06.05(21)申请号202010169746.0G01D21/02(2006.01)(22)申请日2020.03.12(71)申请人河南理工大学地址454000河南省焦作市高新区世纪大道2001号(72)发明人苏发强范伟涛于光磊荆士杰张文艳南华(74)专利代理机构郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)41131代理人朱俊峰(51)Int.Cl.E21B43/295(2006.01)C01B13/02(2006.01)G01N25/28(2006.01)G01N30/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称煤炭地下气化伺服混合实验系统及其气化方法(57)摘要煤炭地下气化伺服混合实验系统，包括智能制氧机、气体混合箱、气化反应炉、气相色谱仪、气化产物收集装置、压缩空气输入管道和压缩蒸汽输入管道。本发明通过控制煤炭地下气化过程的反应温度和气化剂组成混合比例，从而有效控制气化过程中相关物理化学反应，确保实现气化过程的动态平衡，以及出口煤气在组成、产量和热值方面的稳定，获得最大化经济效益；同时，本发明也能确保气化过程在遭遇环境突变时能够及时恢复至正常气化反应状态；本发明操作简单，自动化程度高，成本低，适应性强，安全可靠。CN111236920ACN111236920A权利要求书1/2页1.煤炭地下气化伺服混合实验系统，其特征在于：包括智能制氧机、气体混合箱、气化反应炉、气相色谱仪、气化产物收集装置、压缩空气输入管道和压缩蒸汽输入管道，智能制氧机的氧气出口通过氧气输入管道与气体混合箱的氧气进口连接，压缩空气输入管道的出口与气体混合箱的空气进口连接，压缩蒸汽输入管道的出口与气体混合箱的蒸汽进口连接，气体混合箱的出气口通过气化剂输入管道与气化反应炉的进气口连接，气化反应炉的出气口通过气化产物输出管道与气化产物收集装置的进气口连接，气相色谱仪的信号输入端通过第一信号线与气化产物输出管道连接，气相色谱仪的信号输出端通过第二信号线与智能制氧机的信号输入端连接。2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化伺服混合实验系统，其特征在于：气化反应炉上设有压力传感器，压力传感器通过第三信号线与智能制氧机的信号输入端连接；气化产物输出管道上在临近气化反应炉的出气口出设有温度传感器，温度传感器通过第四信号线与智能制氧机的信号输入端连接，压缩空气输入管道上设有第一流量计，第一流量计通过第五信号线与智能制氧机的信号输入端连接；压缩蒸汽输入管道上设有第二流量计，第二流量计通过第六信号线与智能制氧机的信号输入端连接；氧气输入管道上设有第三流量计，第三流量计通过第七信号线与智能制氧机的信号输入端连接，气化剂输入管道上设有第四流量计，第四流量计通过第八信号线与智能制氧机的信号输入端连接。3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化伺服混合实验系统，其特征在于：压缩空气输入管道、压缩蒸汽输入管道、氧气输入管道和气化剂输入管道上分别设有第一流量调节阀，第二流量调节阀、第三流量调节阀和第四流量调节阀，第一流量调节阀，第二流量调节阀、第三流量调节阀和第四流量调节阀分别通过第七信号线、第八信号线、第九信号线、第十信号线与智能制氧机的信号输入端连接。4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化伺服混合实验系统，其特征在于：智能制氧机内部设置有数据采集模块、响应分析模块和调控指示模块，数据采集模块与所有的信号线连接，调控指示模块与智能制氧机的制氧装置控制连接。5.采用权利要求2所述的煤炭地下气化伺服混合实验系统的气化方法，其特征在于以下步骤，（1）将汽化炉内装上煤炭，密封严实；将压缩空气输入管道的进口连接空气压缩机，压缩蒸汽输入管道的进口连接蒸汽制备压缩装置；（2）开启智能制氧机、空气压缩机和蒸汽制备压缩装置，智能制氧机制备的氧气由氧气输入管道输送到气体混合箱内，空气由压缩空气输入管道输送到气体混合箱内，蒸汽由压缩空气输入管道输送到气体混合箱内，氧气、蒸汽和空气在气体混合箱内充分混合后形成气化剂，气化剂通过气化剂输入管道进入到气化反应炉内；（3）气化反应炉开始点火，煤炭在在气化反应炉内燃烧，燃烧后的气化产物通过气化产物输出管道排入到气化产物收集装置内，气相色谱仪实时分析气化反应炉出口煤气的组分、流量和热值信号，同时温度传感器、压力传感器采集到气化反应炉内气化的温度和压力，第一流量计、第二流量计、第三流量计和第四流量计分别采集到空气、蒸汽、氧气和气化剂的流量信号，这些信号均被传输到智能制氧机的数据采集模块，响应分析模块对这些数据进行分析，待这些信号趋于稳定后，通过调控指示模块第一流量调节阀，第二流量调节阀、第三流量调节阀和第四流量调节阀发出指令，第一流量调节阀