[发明专利]一种模拟地下煤层气化过程的实验室相似模拟装置

说明书

本发明公开一种模拟地下煤层气化过程的实验室相似模拟装置，涉及地下煤层气化研究技术领域，包括底座、气化废水处理装置和实验台，实验箱体中用于由下至上依次铺设多个模拟层，相邻的两个模拟层之间设置有一个分隔测试组件，最下端的模拟层为模拟煤层，巷道模拟导管组件用于铺设于模拟煤层中；进气导管和出气导管分别设置于实验箱体内部两侧，出气导管下端与巷道模拟导管组件连接，出气导管上端由实验箱体顶部伸出并与气体组分分析装置连接；氧化区监测组件和还原区监测组件均设置于模拟煤层中。该装置能够模拟地下煤炭实现地下开采完整过程与地面抽采气体成分分析，为在实现地下实施气化技术之前进行实验室规模研究提供实验平台。

技术领域

本发明涉及地下煤层气化研究技术领域，特别是涉及一种模拟地下煤层气化过程的实验室相似模拟装置。

背景技术

我国煤炭资源总储量相对较大，但是我国人口众多优化能源供需结构。优化煤炭生产与消费结构，推动煤炭清洁生产与智能高效开采，对煤炭资源进行绿色精准开采是我国煤炭行业面临的当务之急。煤炭气化开采作为绿色安全开采的一个重要途径，加快煤层气的勘探开发利用与对地下煤炭实现气化开采显得十分重要。

地下煤气化是一个复杂的过程，因为它取决于许多因素，例如地层的地质和地质水文分析，煤的物理和化学性质，过程参数，地震事件，实时分析产出气。煤的性质是最重要的因素，这些因素影响地下煤的气化过程。现有的关于煤炭气化的方法及技术，均是模拟由煤炭转化为煤层气的过程，大都是对于单个煤块或已有采出煤炭的气化流程进行详细描述。而对于原始煤炭资源所处的地下环境并未进行完整的考虑，从而对于煤炭资源从地下直接进行气化开采的完整过程并未进行有效模拟，进而对于煤炭地下气化开采对于煤层自身状态与形态的影响以及随着反应过程以及开采的推进对于顶板的破断机理，乃至上覆岩层的运动规律未进行有效的探究；同时煤层气化开采的过程受多因素的影响，包括对于反应的各个阶段的温度较为敏感，反应过程的气体组分对于反应进行程度的影响也较大，而现有的煤气化方法及技术缺少对于气化反应过程有效参量的监测。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种模拟地下煤层气化过程的实验室相似模拟装置，能够模拟地下煤炭实现地下开采完整过程与地面抽采气体成分分析，为在实现地下实施气化技术之前进行实验室规模研究提供实验平台。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种模拟地下煤层气化过程的实验室相似模拟装置，包括由下至上依次设置的底座、气化废水处理装置和实验台，所述实验台包括实验箱体、进气导管、引燃组件、出气导管、氧化区监测组件、还原区监测组件、气体组分分析装置、巷道模拟导管组件、计算机和多个分隔测试组件，所述实验箱体为上端开口结构，所述实验箱体中用于由下至上依次铺设多个模拟层，相邻的两个所述模拟层之间设置有一个分隔测试组件，最下端的所述模拟层为模拟煤层，所述巷道模拟导管组件用于铺设于所述模拟煤层中；所述进气导管和所述出气导管分别设置于所述实验箱体内部两侧，所述进气导管用于插入所述模拟煤层中，所述引燃组件设置于所述进气导管中，所述出气导管下端与所述巷道模拟导管组件连接，所述出气导管上端由所述实验箱体顶部伸出并与所述气体组分分析装置连接；所述氧化区监测组件和所述还原区监测组件均设置于所述模拟煤层中，所述进气导管、所述氧化区监测组件、所述还原区监测组件和所述出气导管依次设置；所述氧化区监测组件、所述还原区监测组件、所述气体组分分析装置和多个所述分隔测试组件均与所述计算机连接；所述实验箱体底部设置有多个滴水孔，所述气化废水处理装置为上端开口结构。

优选地，所述实验箱体包括底板、前挡板、后挡板、两个卡槽和两个侧板，所述滴水孔设置于所述底板上，两个所述侧板分别固定于所述底板上部的两端，所述前挡板包括多个由下至上依次设置有的多个条状挡板，所述条状挡板两端分别通过螺栓固定于两个所述侧板前端，所述后挡板通过两个所述卡槽安装于两个所述侧板之间。

优选地，所述巷道模拟导管组件包括一个横管，所述横管上设置有多个进气孔，所述出气导管与所述横管的一端连接。