煤炭地下氣化調(diào)控機理與計算機仿真技術(shù)研究.pdf

1、半個多世紀煤炭地下氣化的研究與實踐,取得了可喜的成就,但最終未能形成有規(guī)模的產(chǎn)品開發(fā),無調(diào)控手段或調(diào)控手段落后,混合氣體中的可燃成分含量低;混合氣體中煤氣熱值偏低;可燃氣體的濃度、組分及熱值變動較之地面氣化爐氣化差別較大;氣化工作面中氧化帶、還原帶、干餾帶(簡稱"三帶")的范圍隨燃燒帶的推進而變動,加之可燃氣體濃度、熱值的波動,致使煤氣的生產(chǎn)不穩(wěn)定.一般稱之為三個不穩(wěn)定,即:熱值不穩(wěn)定、可燃組分不穩(wěn)定和產(chǎn)氣量不穩(wěn)定.該文通過探討"三帶"

2、基本特征,進而對煤炭地下氣化的過程穩(wěn)定進行研究;研究氣化過程中的化學平衡、能量平衡及物料平衡,探討氣化過程中各組分之間的相互關(guān)系及變化規(guī)律,為氣化調(diào)控提供理論依據(jù);通過煤炭的物化性質(zhì),重點研究還原帶的氣化特征(動力學特征與化學特征),分析探討還原機理,為標志氣體的提出奠定理論基礎(chǔ);研究以標志氣體為核心的調(diào)控升溫氣化原理及實施方法;建立地下氣化的物理模型與數(shù)學模型;建立氣化盤區(qū)溫度場,并進行計算機模擬仿真的實例分析.首次提出標志氣體的新理

3、念.在氣化方法一定的條件下,出口煤氣中的某一氣體及其變化,能夠唯一標明氣化工作面的燃燒狀態(tài),這類氣體稱之為"標志氣體".如:空氣煤氣CO2為標志氣體,水煤氣以H2、CO為標志氣體,為調(diào)控提供可靠依據(jù).標志氣體也是檢測氣化工作面氣化效果的重要手段,在煤氣出口處設檢測儀,測出口可燃組分中的標志氣體含量,就可以證實其氣化效果.在空氣煤氣中主要檢測CO2含量,做為是否調(diào)控的依據(jù),在水煤氣中,而是檢測H2及CO的含量,做為是否調(diào)控的依據(jù).氣化反應

4、帶中,還原帶是生成可燃氣的主要反應帶,也是控制氣化穩(wěn)定的核心帶,該文首次提出了以標志氣體為核心的鉆孔調(diào)控氣化法——調(diào)控升溫氣化原理及實施方法,該法可有效地提高CO2的還原率、增加還原帶的范圍,是地下氣化穩(wěn)定控制的新嘗試.建立了鉆孔調(diào)控氣化的物理模型、數(shù)學模型及氣化盤區(qū)溫度場,并進行了計算機模擬仿真及實例分析,對溫度及各組分的變化規(guī)律進行了系統(tǒng)的分析研究,得出了最佳調(diào)控鉆孔位置及調(diào)控與氣化穩(wěn)定的關(guān)系等重要結(jié)論,為煤炭地下氣化穩(wěn)定控制的可視