[发明专利]确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化技术，尤其涉及一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法、装置及系统。

背景技术

煤炭地下气化是将地下煤炭通过热化学反应原地转化为可燃气体的过程。

气化之前，需要从地面向下打至少两个钻孔到煤层。其中，一个钻孔（以下简称进气孔）用于将气化剂如空气、水蒸汽、富氧空气等输出到煤层，以对煤层进行气化；另一个钻孔用于把气化后产生的可然气体输送到地面（以下称为出气孔）。

由于煤层的天然渗透能力很差，因此在通过进气孔将气化剂输入到煤层之前，还需要在进气孔和出气孔的底部之间沿煤层构建高渗透性通道，用于以保证通过钻孔输入的气化剂能顺畅提供给煤层，并且，煤层气化后可以顺畅将煤气排出至出气孔。其中，沿煤层构建的高渗透性通道即煤炭地下气化炉。

煤炭地下气化过程中，由于煤层燃烧和气化而产生的空腔即燃空区，也即采空区。燃空区随着气化过程的行进而不断扩大，使得煤层顶底板日益暴露。

煤层顶底板日益暴露，给气化过程带来三方面的影响：第一，随着空间的扩大，反应区的表面积越来越小，反应强度降低；第二，在煤炭地下气化过程中，燃空区上方及两侧的煤，在煤的燃烧与气化的高温作用下，将不断烧掉或热软化，从而使气化空间不断上移与扩大；第三，气化空间上方的岩层在高温和地应力作用下也将逐步丧失稳定而冒落，从而影响炉内温度。此外，煤层顶底板日益暴露还有可能引起燃空区上方煤岩层的过量移动、开裂破坏和地表沉陷，造成燃空区内煤气漏失或溢出地表污染环境，使气化炉不能正常生产。

因此，需要确定煤炭地下气化炉内燃空区，以避免上述问题的发生。

发明内容

本发明的目的在于提出一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法、装置及系统，以确定煤炭地下气化炉内燃空区。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法，包括：

根据实时采集的煤炭地下气化炉上方的地表放射性物质浓度，获取当前时刻所述煤炭地下气化炉的预设温度等值线；

获取所述煤炭地下气化炉输出的预设气体量，所述预设气体量为所述煤炭地下气化炉从初始时刻至所述当前时刻输出的预设气体的量，所述初始时刻为产生所述预设温度的时刻，所述预设气体为所述煤炭地下气化炉内处于预设状态下的燃空区产生的气体；

根据获取的所述预设温度等值线及所述预设气体量，确定当前时刻所述煤炭地下气化炉内所述处于预设状态下的燃空区。

一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的装置，包括：

温度场获得模块，用于根据实时采集的煤炭地下气化炉上方的地表放射性物质浓度，获取当前时刻所述煤炭地下气化炉的预设温度等值线；

气体获取模块，用于获取所述煤炭地下气化炉输出的预设气体量，所述预设气体量为所述煤炭地下气化炉从初始时刻至所述当前时刻输出的预设气体的量，所述初始时刻为产生所述预设温度的时刻，所述预设气体为所述煤炭地下气化炉内处于预设状态下的燃空区产生的气体；

燃空区确定模块，用于根据所述温度场获得模块获取的所述预设温度等值线及所述气体获取模块获取的所述预设气体量，确定当前时刻所述煤炭地下气化炉内所述处于预设状态下的燃空区。

一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的系统，包括第一检测装置、第二检测装置及上述确定煤炭地下气化炉内燃空区的装置，所述第一检测装置用于实时采集的煤炭地下气化炉上方的地表放射性物质浓度，所述第二检测装置用于检测所述煤炭地下气化炉输出的气体，所述确定煤炭地下气化炉内燃空区的装置用于根据所述第一检测装置实时采集的煤炭地下气化炉上方的地表放射性物质浓度，获取当前时刻所述煤炭地下气化炉的预设温度等值线，用于根据所述第二检测装置检测的所述煤炭地下气化炉输出的气体，获取所述煤炭地下气化炉输出的预设气体量。

本发明提供的确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法、装置及系统，通过根据实时采集的煤炭地下气化炉上方的地表放射性物质浓度，获取当前时刻所述煤炭地下气化炉的预设温度等值线；通过获取所述煤炭地下气化炉输出的预设气体量，以及根据获取的所述预设温度等值线及所述预设气体量，确定当前时刻所述煤炭地下气化炉内所述处于预设状态下的燃空区，能够确定燃空区中任何一个带的当前形态。通过上述方法确定热解带、还原带和氧化带的当前形态后，也就确定了整个燃空区的三维立体形态，从而实现了对煤炭地下气化炉内燃空区的范围及扩展规律的实时监控。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种确定煤炭地下气化炉内燃空区的方法的流程图；