[发明专利]一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置

说明书

本发明是一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置。装置包括炉体、基座，炉体内有点火装置，炉体固定在所述底座上，为水平放置的中空长方体，炉体的一端封闭，另一端有密封舱盖，炉体封闭端有产气通道，炉体从外到内依次是外框架、承压层、加压囊、耐火层，炉体上有若干注气通道，穿透所述炉体向炉体内输送气化剂，加压囊有三对，三个独立的加压装置分别连通三对加压囊，所述耐火层内部放置长方体煤样。通过调节加压囊的水压。待气化的煤层可以实现在整个实验过程中一直保持稳定的围压，可以模拟深部煤炭地下气化状态下煤层的变化情况，实现温压耦合下的煤炭地下气化物理模拟实验，还原真实地层情况下温压因素对煤炭地下气化的影响。

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

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手段，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模拟不同工艺对煤炭地下气化产物的影响，例如本团队申请的专利，CN111852434A一种任意角度下煤炭地下气化物理模拟实验装置及方法。但是，深部煤层由于其特殊的高温高压的地质背景，高温高压也会对煤炭地下气化的模拟结果产生很大的影响，传统的模拟装置只考虑了温度的控制作用，或者只是利用钢板加压的方式维持气化压力，这与实际情况相差太远，难以还原真实的地下情况。因此，本发明设计了一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置，以用来克服上述缺陷。

发明内容

本发明为克服上述缺陷，研制一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法和装置。

本发明所采用的技术方案是：一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验装置，所述装置包括炉体、基座，所述炉体内有点火装置，所述炉体固定在所述底座上，为水平放置的中空长方体，炉体的一端封闭，另一端有密封舱盖，炉体封闭端有产气通道，所述炉体从外到内依次是外框架、承压层、加压囊、耐火层，所述炉体上有若干注气通道，穿透所述炉体向炉体内输送气化剂，所述加压囊有三对，分别是水平主方向在炉体两侧的一对加压囊，水平次方向炉体前后的一对加压囊，以及竖直主方向的一对加压囊，三个独立的加压装置分别连通三对加压囊，所述耐火层内部放置长方体煤样。

优选的，所述注气通道外部固定在气化剂管道框架上。

优选的，所述炉体上安装测温热电偶，测试炉内温度。

优选的，所述炉体内有置样托盘，

优选的，所述置样托盘是平板，由耐火硅材料制成，底部设有滑轮。

优选的，所述注气通道在长度方向均匀布置在炉体顶部。

优选的，所述加压囊和耐火层均采用抗高温高弹性高分子材料。

优选的，所述抗高温高弹性高分子材料选自聚酰胺-酰亚胺薄膜、碳化硼薄膜、聚己二酸-共对苯二甲酸丁二醇酯薄膜。

本发明还提供一种模拟深部煤层高温高压煤炭地下气化实验方法，使用权利要求前述的实验装置，包括以下步骤：

（1）制备样品，将待气化的煤切割成的若干立方体，每个立方体从中心水平钻孔形成中心通道，并从上部钻孔至一半位置与中心通道连通，形成气化通道；

（2）沿着炉体长度方向水平放置若干块样品，紧密贴紧将气化通道对齐，关闭舱盖；

（3）调节加压装置，分别为水平主方向加压装置、水平次方向加压装置、竖直主方向加压装置，将加压囊压力调节至设定的压力值，并保持恒定；