[发明专利]一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置及方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化模拟实验技术领域，特别是涉及煤炭地下气化模拟实验装置及方法。

背景技术

实验煤炭地下气化是煤炭资源利用开发的一种重要方法和方向，将煤炭在地下原位情况下“点燃”，使煤炭发生氧化还原反应，产生大量的可燃性气体运输至地表进行利用，这是一种高效的开发升段，特别是对于埋藏较深的煤炭资源以及构造复杂不易开采的煤层。因此，对于煤炭地下气化过程中的各种相关问题，很多学者做了大量的研究，其中对于煤炭地下气化的地面物理模拟实验的一种非常有效且直观的方法能够探究煤炭地下气化过程中的各种现象和原因。

现在常用的煤炭地下气化的物理模拟实验方法和装置大多是对于水平或者近水平煤层的物理模拟实验，并不能够实现对实际情况下的煤层发育情况做出更好的模拟，特别是南方大倾角煤层。因此，本发明设计了一种任意倾角煤层的煤炭地下气化模拟实验方法及装置，以用来克服上述缺陷。

发明内容

本发明为克服上述缺陷，研制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，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，其特征在于，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有置样托盘与密封舱盖，另一侧设置煤样，气化炉体连接设有旋转轴承，便于气化炉体进行旋转，气化炉体上部均匀分布8个气化剂进气孔，每个气化剂进气孔均有独立的阀门用来控制气化剂的进入。

进一步改进在于，气化炉体一侧从左至右分别设有承压层、保温层和耐火层，承压层为钢筋混凝土浇筑而成，与气化炉体结构接触，保温层为多层岩棉制成的空心长方体结构，耐火层为由耐火硅材料制成。

进一步改进在于，耐火层的一侧连接热电偶与热电偶信号线，热电偶用来测试实验过程中整个气化炉体的温度变化情况，热电偶信号线将热电偶的温度信号传送进后期的处理计算机。

进一步改进在于，穿过煤样设有气化产出气管道，用来输送气化过程中的产出气。

进一步改进在于，气化炉体上分别设有角度微调控旋钮，角度调控盘，固定装置和角度显示盘，所述角度微调控旋钮用来调控整个气化炉体的旋转角度，所述固定装置分布在气化炉体两端，用来控制角度调节后的气化炉体，所述角度显示盘用来显示气化炉体的倾角。

进一步改进在于，所述气化剂管道为一软管，用来向整个气化炉体内部通入气化剂。

进一步改进在于，所述置样托盘设置为长8m、宽1m、厚5cm的平板型结构，由耐火硅材料制成，置样托盘底部设有滑轮。

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；

c、松开固定装置，调整角度微调控旋钮，观察角度显示盘，将整个装置从水平方向调整至所需要的煤层倾角，固定装置将整个装置固定在设定角度，防止实验过程中出现旋转；