地下气化炉调整控制系统.pdf

地下气化炉调整控制系统属于煤炭地下气化生产领域，本发明采用分段隔离破管注剂技术，严格控制气化剂的注入方式和强度，对各炉实行单独调控。根据气化炉监测装置获得的信息，经气化过程参量关联计算机分析系统处理，优化出理想参量，据以调控汽氧比、气化剂流量、煤气流量、正负压差等参量达到预期值，使气化炉运行于理想状态。

1.  一种地下气化炉调整控制系统，其特征在于，采用分段隔离破管注剂技术，由气化剂控制壁龛(1)，氧气支管(2)，水蒸汽支管(3)，氧气导管(4)，水蒸汽导管(5)，气化剂混合器(6)，混合气化剂管(7)，带风门的隔离墙(8)，安全隔离带(9)，气化剂通道(10)，气化工作面(11)，泄放气化剂三通(12)，定温燃融挡板(13)，定温燃融垫板(14)，煤气控制壁龛(15)，煤气导管(16)，密闭墙(17)，煤气通道(18)，集中控制巷(19)，煤气支管(20)，泄水巷(21)组成。

2.  根据权利要求1所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的注剂控制壁龛(1)中，从氧气支管(2)和水蒸汽支管(3)分别接出氧气导管(4)和水蒸汽导管(5)，其末端接入气化剂混合器(6)，混合器(6)的另一侧接混合气化剂管(7)始端，混合气化剂管(7)经两道带风门的隔离墙(8)通过安全隔离带(9)进入气化区，敷设于气化剂通道(10)中，末端止于气化工作面(11)。

3.  根据权利要求1、2所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的钢质的混合气化剂管(7)上，每隔3～5m夹装钢质的泄放气化剂三通(12)，气化剂三通(12)支管端口安设定温燃融挡板(13)。

4.  根据权利要求1、2或3所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于所述的气化剂通道(10)中每隔6～10m设一道带风门的隔离墙(8)，两墙之间容纳两个三通(12)。

5.  根据权利要求1所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的煤气控制壁龛(15)中设煤气输出导管(16)，其始端经两道密闭墙(17)通过安全隔离带(9)进入煤气通道(18)上端，末端接入集中控制巷(19)中的煤气支管(20)或煤气输送支巷。

6.  根据权利要求1所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的煤气通道(18)下端通过安全隔离带(9)的两侧，设置两道带风门的隔离墙(8)。

7.  根据权利要求1、2、5所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的在氧气导管(4)、水蒸汽导管(5)、混合气化剂管(7)、煤气输出导管(16)上都装设电控液动阀门和压力、流量、温度直读仪表与相应传感器。

8.  根据权利要求1、2所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的气化工作面(11)始端由气化剂输入余压提供正压，末端由煤气抽出系统提供负压，由此形成气化炉区的单向气体流动系统。

9.  根据权利要求1、2所述的地下气化炉调整控制系统，其特征在于，所述的定温燃融挡板(13)和定温燃融垫板(14)，设定其燃融温度高于煤层燃点温度，但高出量要在100℃之内。

地下气化炉调整控制系统
技术领域
本发明属于煤炭地下气化生产领域，特别涉及一种地下气化炉调整控制系统。
背景技术
在确定的地质条件下，地下气化炉型和气化剂的气氧比、注入速度、注入压力及煤气抽出压力等因素，决定了煤气的组分和产量。目前还不明了地下气化炉运行状态，对上述诸因素的相互关系，尚无明确结论。现有的多数地下气化炉随着气化过程的进行，煤气的产量和质量都逐渐下降，不得不反复改换注抽气方向，维持气化炉间歇式的低速运行。当然更缺少连续稳定运行的控制方式和手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种地下气化炉调整控制系统。大规模生产煤气的地下气化炉群以选用规格较大的U型炉为宜，实行单向注入气化剂，连续气化。为保证主要气化过程只在气化工作面内平稳进行，采用分段隔离破管注剂技术，严格控制气化剂的注入方式和强度，对各炉实行单独调控是本发明的主要方案。
本发明采用分段隔离破管注剂技术，由气化剂控制壁龛(1)、氧气支管(2)、水蒸汽支管(3)、氧气导管(4)、水蒸汽导管(5)、气化剂混合器(6)、混合气化剂管(7)、带风门的隔离墙(8)、安全隔离带(9)、气化剂通道(10)、气化工作面(11)、泄放气化剂三通(12)、定温燃融挡板(13)、定温燃融垫板(14)、煤气控制壁龛(15)、煤气导管(16)、密闭墙(17)、煤气通道(18)、集中控制巷(19)、煤气支管(20)、泄水巷(21)组成。
1.在所述的气化剂控制壁龛(1)中，从氧气支管(2)(或氧气输送支巷)和水蒸汽支管(3)分别接出氧气导管(4)和水蒸汽导管(5)，其末端接入气化剂混合器(6)，混合器(6)的另一侧接混合气化剂管(7)始端。
a.钢质混合气化剂管(7)经两道带风门的隔离墙(8)通过安全隔离带(9)进入气化区，敷设于气化剂通道(10)中，末端止于气化工作面(11)。在钢质混合气化剂管(7)上，每隔3～5m夹装钢质的泄放气化剂三通(12)，三通(12)支管端口安放定温燃融挡板(13)。
b.气化剂通道(10)中每隔6～10m设一道带风门的隔离墙(8)，两墙之间容纳两个三通(12)。
c.氧气导管(4)和水蒸汽导管(5)及混合气化剂管(7)上都装设电控液动阀门和压力、流量、温度直读仪表与相应传感器，用以对汽氧比和流量的监测与调控。
2.在所述的煤气控制壁龛(15)中设煤气输出导管(16)，其始端经两道密闭墙(17)通过安全隔离带(9)进入煤气通道(18)上端，导管(16)末端接入集中控制巷(19)中的煤气支管(20)或煤气输送支巷。
导管(16)上装设电控液动阀门和压力、流量、温度直读仪表与相应传感器及煤气采样接口，用以对煤气流量的监测调控和煤气组分样本的采集。
3.在所述的煤气通道(18)下端通过安全隔离带(9)的两侧，设置两道带风门的隔断墙(8)。
4.在所述的气化工作面(11)始端由气化剂输入余压提供正压，末端由煤气抽出系统提供负压，由此形成气化炉区地单向气体流动系统。
5.所述的定温燃融挡板(13)和定温燃融垫板(14)，设定其燃融温度高于煤层燃点温度，但高出量要在100℃之内。
本发明的突出特点是采用分段隔离破管注剂技术。在气化剂通道(10)中设置了夹装泄放气化剂三通(12)的混合气化剂管(7)，三通支管口安放了定温燃融挡板(13)，在气化剂通道(10)中每隔6～10m设一道带风门的隔离墙(8)。
本发明的有益效果是根据对气化炉运行状态监测装置获得的信息，经气化过程参量关联的计算机分析系统处理后，优化出最佳运行控制参量，通过本发明对气化炉运行参数进行调控，将气化炉运行于理想状态，即：
(1)分别调整氧气导管阀门和水蒸汽导管阀门的不同开度，使得两管流量达到需要的汽氧比。
(2)分别调整混合气化剂管阀门和煤气输出导管阀门的不同开度，使气化剂流量、煤气流量、正负压差达到预期值。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明系统平面示意图；
图2为本发明图1中S所示泄放气化剂三通放大示意图；
图3为本发明图1中A-A、E-E所示集中控制巷和气化剂控制壁龛断面示意图；
图4为本发明图1中B-B泄水巷断面示意图；
图5为本发明图1中C-C气化剂通道断面示意图；
图6为本发明图1中D-D煤气通道断面示意图；
图7为本发明图1中F-F气化工作面断面示意图；
图8为本发明图1中G-G安全隔离带断面示意图；
图9为本发明图1中H-H U型水封断面示意图。
具体实施方式
参见图1、2、6，气化剂控制壁龛1，氧气支管2，水蒸汽支管3，氧气导管4，水蒸汽导管5，气化剂混合器6，混合气化剂管7，带风门的隔离墙8，安全隔离带9，气化剂通道10，气化工作面11，泄放气化剂三通12，定温燃融挡板13，定温燃融垫板14，煤气控制壁龛15，煤气导管16，密闭墙17，煤气通道18，集中控制巷19，煤气支管20，泄水巷21。
图1是个比较典型完整的单个地下气化炉调整控制系统平面示意图，表明了地下气化炉的主要结构。突出表明了分段隔离破管注剂结构，实现对气化炉的直接有效调整控制。
图2是泄放气化剂三通示意图，表明了泄放气化剂三通的详细结构。
图3-9是地下气化炉调整控制系统巷道断面示意图，表明了集中控制巷、控制壁龛、泄水巷、气化剂通道、煤气通道、气化工作面、安全隔离带、U型水封的主要结构。
本发明的调整控制是这样实现的：
1.在所述的气化剂控制壁龛1中，从氧气支管2(或氧气输送支巷)和水蒸汽支管3分别接出氧气导管4和水蒸汽导管5，其末端接入气化剂混合器6，混合器6的另一侧接混合气化剂管7始端。两导管和混合气化剂管7上都装设电控液动阀门和压力、流量、温度直读仪表与相应传感器，用以对汽氧比和流量的监测与调控。混合气化剂管7经两道带风门的隔离墙8通过安全隔离带9进入气化区，敷设于气化剂通道10中，末端止于气化工作面11。
a.所述的钢质混合气化剂管7上，每隔3～5m夹装钢质的泄放气化剂三通12，于三通12支管端口安设定温燃融挡板13。挡板抗压强度高于管内气体对其压力，并具应有余度。
b.为阻断气化剂或气化燃烧进入未气化的气化剂通道，在气化剂通道10中每隔6～10m设一道带风门的隔离墙8，两墙之间容纳两个三通12。
2.所述煤气控制壁龛15中设煤气输出导管16，其始端经两道密闭墙17通过安全隔离带进入煤气通道18上端，末端接入集中控制巷19中的煤气支管20或煤气输送支巷，用以输出煤气。导管上装设电控液动阀门和压力、流量、温度直读仪表与相应传感器及煤气采样接口，用以对煤气流量的监测调控和煤气组分样本的采集。
3.本发明的分段隔离破管注剂技术是：
①设定定温燃融挡板13的燃融点略高于煤层燃点，在气化工作面11接近或到达时，定温燃融挡板13燃烧融碎，气化剂从三通12支管端口泄出，对气化工作面11实现自动控制式的阶段跟进注入气化剂。
②当定温燃融挡板13不能燃烧融碎时，要从混合气化剂管7始端送入炸药包到欲开口处引爆，炸碎挡板，气化剂从三通12支管端口泄出，对气化工作面11实现人工控制式的阶段跟进注入气化剂。
③气化剂通道10和煤气通道18采用石材或砼砌块碹体支护，在气化区侧的墙壁砌体中加入2～3层定温燃融垫板14。设定定温燃融垫板14的燃融点略高于煤层燃点，气化工作面11到达时垫板14燃融碎失，通道支护及本段隔离墙8失稳坍塌，形成新通道。同时气化剂通道10中在此处的泄放气化剂三通12上的定温燃融挡板13接触高温燃烧融碎，或者用炸药将挡板13炸碎，泄出气化剂，完成一个气化阶段推进。
4.在所述的煤气通道18下端通过安全隔离带9的两侧，设置两道带风门的隔断墙8。
5.所述气化工作面11始端由气化剂输入余压提供正压，末端由煤气抽出系统提供负压，由此形成气化炉区的单向气体流动系统。气化剂经混合气化剂管进入气化工作面，产出的煤气经煤气通道、煤气输送导管进入煤气输送系统输出到地面。
6.本发明的各阀门调整有就近和远方两种方式，均可独立进行操作。
(1)需要临时停炉时，先关闭本炉混合气化剂管阀门，再根据煤气压力允许程度，逐渐减小本炉煤气输出导管阀门的开度，直至关闭。
(2)需要清炉降温或关炉时，先关闭本炉氧气导管阀门，调整本炉水蒸汽导管阀门开度，仅注入水蒸气或氮气。待煤气组分极度变差时，关闭本炉煤气输出导管阀门，同时开启本炉排放废气阀门，废气经敷设于集中控制巷和煤气输出系统井巷的废气管道，输出到地面排空。当气化炉达到预期状态时，关闭本炉所有阀门。