[发明专利]一种煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化监测技术领域，具体涉及一种煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统及其标定方法。

背景技术

煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。当利用钻孔式煤炭地下气化技术开采原位煤层时，煤层受热后裂隙将以气化炉为中心，逐渐向四周发育，并延伸到气化炉的边界。虽然气化炉四周已经设计一定宽度的安全煤柱，但是随着原位煤层气化强度的升高，煤层裂隙的发育程度增大了煤气泄漏的风险，因此，需要在气化炉四周的地层中设置相应的煤气逸散监测系统，密切关注煤气的逸散现状，确定不同煤气逸散浓度和逸散量的煤气逸散边界，以便及时地采取应急措施，避免发生大规模煤气泄漏事故。

公开号为CN1673487A的中国发明专利，公开了一种地下气化炉运行状态监测系统，其分为炉内监测和炉外监测及注入、输出监测三个子系统，实现了地下气化炉运行动态的直接监测。该监测系统是在气流通道和气化炉内监测钻孔中安设保护管，管中装设监测装置，直接采集气化炉运行状态参数。必要时在气化炉外围布设监测巷和炉外监测钻孔，孔内分层设炉外状态传感器组，直接采集气化炉外围的状态参数。采集的所有信息被传送到信息处理、存储、显示装置中，据此了解气化进行状态，及时采取相应措施。这一监测系统仅仅用来监测地下气化炉的运行动态，并没有对气化炉四周的地层中煤气的逸散情况加以监测，而如前所述，随着原位煤层气化强度的升高，煤层裂隙的发育程度增大了煤气泄漏的风险，因此，需要在气化炉四周的地层中设置相应的煤气逸散监测系统，密切关注煤气的逸散现状，确定不同煤气逸散浓度和逸散量的煤气逸散边界，以便及时地采取应急措施，避免发生大规模煤气泄漏事故。正是基于此，本发明设计了一种煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统及其标定方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统及其标定方法，其能够监测气化炉四周的煤气逸散现状，确定不同煤气逸散浓度和逸散量的煤气逸散边界。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统，包括：

多个垂直孔，其均匀分布在气化炉的四周；

工业交换机与DCS控制系统，两者相互连接；

CO检测仪、CO₂检测仪、H₂检测仪，三者均与所述工业交换机相连，并被放置在所述垂直孔内。

作为优选，多个垂直孔呈双层圆环形环绕气化炉设置。

作为优选，每一层圆环上垂直孔的数量均为八个，各个垂直孔的中心与双层圆环的环心连线呈“米”字型。

作为优选，所述垂直孔的底端位于煤层的底板处。

作为优选，所述垂直孔内自下而上依次填充有石块和活性炭。

作为优选，所述石块和活性炭的填充高度高于地下水水位。

作为优选，所述CO检测仪、CO₂检测仪、H₂检测仪被所述活性炭包围。

作为优选，所述石块的宽度和所述活性炭的宽度均为所述垂直孔孔径的1/4～1/3。

作为优选，所述CO检测仪所检测的CO的浓度范围为12.5％～74％，所述CO₂检测仪所检测的CO₂的浓度范围为12％～70％，所述H₂检测仪所检测的H₂的浓度范围为5％～75％。

一种上述任一项所述的煤炭地下气化煤气逸散边界标定系统，其标定方法如下：

在气化过程中，根据DCS控制系统实时显示的气体中CO、CO₂、H₂浓度和逸散量，将气体中CO、CO₂、H₂浓度和逸散量等值的垂直孔位置标定，绘制不同气体浓度和逸散量的等值边界曲线，确定气化炉四周地层区域中不同气体浓度和逸散量的煤气逸散边界；当气体逸散量超过煤气中相应气体流量的1/10时，则可根据等值边界曲线确定泄漏点位置。