[实用新型]一种用于煤炭地下气化模型实验的涌水模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤炭地下气化实验装置，尤其涉及一种用于煤炭地下气化模型实验的涌水模拟装置。

背景技术

煤炭地下气化是针对煤层的原位气化，可视为传统煤炭资源开采工艺的辅助技术。即传统煤炭开采技术开采不经济或无法开采的煤炭资源，或经过传统煤炭开采技术开采后的残留煤层，均可尝试利用煤炭地下气化的方法进行气化开采，将煤中的化学能利用化学的方法进行转化，并在地面以煤气利用的方式进行能源的利用。然而，煤炭地下气化技术的广泛应用受煤层水文地质条件的影响，甚至制约该技术的发展。水文地质条件对煤炭地下气化技术的影响主要体现在煤层赋存条件下来自围岩的涌水。一定量的涌水可以参与煤层气化反应，发生水蒸汽的分解反应，获得大量的氢气，改善地下气化煤气的品质。当煤层围岩涌水量超过一定值之后，过量的涌水消耗煤层燃烧反应所释放的热量，降低了煤层还原反应所需的热量，遏制水煤气反应的发生，降低了煤气的品质，恶化了煤炭地下气化条件。因而，煤层围岩的涌水条件将是开展煤炭地下气化的先决条件，也是选择煤炭气化场址的重要影响因素。为了获取某一潜在气化场址对煤炭地下气化反应过程稳定性的影响，需通过煤炭地下气化实验室模拟实验进行煤层涌水先导实验，获取对煤层气化产生积极影响的涌水量临界值，进而指导气化场址选择以及工艺运行参数的优化。现有技术是采用气化炉进行煤炭地下气化实验室模拟实验，在气化炉内的涌水管路直接与水管连接，利用水管的压力将水注入涌水管路中，为了优化涌水效果，在气化炉内涌水管外包裹2-3层石棉布，可模拟围岩涌水的渗流效果。但当气化炉内的压力逐渐升高之后，水管的压力无法将水压入涌水管中，导致涌水管失去涌水的功效，中断了涌水的连续性，且有气化炉内煤气反流入水管系统的可能，造成潜在的危险。而且现有系统是无法模拟深部煤层的气化实验，有一定局限性。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种用于煤炭地下气化模型实验的涌水模拟装置的技术方案；调节涌水系统的压力，使涌水压力与气化炉状态压力适时相匹配，实现深部煤层围岩涌水模拟实验。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于煤炭地下气化模型实验的涌水模拟装置，用于煤炭地下气化模型实验炉进行煤层涌水先导实验，包括涌水高压容器、涌水主管、涌水支管、高压氮气瓶；所述涌水高压容器设有进水口、涌水口、加压口；所述进水口连接水源，所述加压口连接所述高压氮气瓶，所述涌水口连接涌水主管，所述涌水主管连接到煤炭地下气化模型实验炉的炉内、与炉内的多支水平方向设置的涌水支管连接；在每支所述涌水支管上设有多个朝向下方的涌水孔。

更进一步，所述涌水高压容器是工作压力大于0.6MPa的高压金属容器。

更进一步，所述涌水高压容器设有液位计和压力表。

更进一步，所述涌水高压容器的进水口设有进水阀，涌水高压容器的涌水口设有涌水阀，涌水高压容器的加压口设有加压阀；涌水高压容器还设有泄压阀。

更进一步，为了防止涌水支管中的水倒流回涌水高压容器，在所述涌水主管上设有止逆阀。

更进一步，在位于煤炭地下气化模型实验炉炉外的所述涌水主管上设有压力变送器和流量计。

更进一步，在煤炭地下气化模型实验炉内设有多条连通涌水主管与涌水支管的涌水分布管，每条涌水分布管连接多支涌水支管；涌水支管的一端连通涌水分布管，涌水支管的另一端是封闭端。

更进一步，所述涌水主管的外径为8mm，所述涌水分布管的外径为8mm，所述涌水支管的外径为8mm；有两条互相平行设置的涌水分布管，每条涌水分布管连接多支水平设置的涌水支管，涌水支管的轴线与涌水分布管的轴线垂直；涌水支管的长度为200mm，相邻两支涌水支管的间距为300mm。

所述涌水支管的涌水孔的孔径为1.0mm；涌水孔以与垂线35°夹角的方向朝向下方，多个涌水孔在垂线两侧对称分布，相邻涌水孔在涌水支管轴线方向的间距为15mm。

本实用新型的有益效果是：可以对涌水条件下的煤炭地下气化过程进行模拟，并通过数据分析可以预测现场煤炭地下气化涌水参数对煤气产品质量的影响，获取影响煤气质量的临界涌水量，提前对气化工艺进行调整，可降低现场涌水条件下气化工艺的不确定性影响，消除不必要的现场涌水试验，减少现场试验原料的投入，降低试验成本。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型系统结构图；

图2是本实用新型煤炭地下气化模型实验炉结构图；

图3是本实用新型涌水支管结构图；