煤炭地下氣化調(diào)控機(jī)理與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)研究.pdf

1、半個(gè)多世紀(jì)煤炭地下氣化的研究與實(shí)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(kāi)發(fā),無(wú)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?xì)怏w的濃度、組分及熱值變動(dòng)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(jiǎn)稱"三帶")的范圍隨燃燒帶的推進(jìn)而變動(dòng),加之可燃?xì)怏w濃度、熱值的波動(dòng),致使煤氣的生產(chǎn)不穩(wěn)定.一般稱之為三個(gè)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(guò)探討"三帶"

2、基本特征,進(jìn)而對(duì)煤炭地下氣化的過(guò)程穩(wěn)定進(jìn)行研究;研究氣化過(guò)程中的化學(xué)平衡、能量平衡及物料平衡,探討氣化過(guò)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(guò)煤炭的物化性質(zhì),重點(diǎn)研究還原帶的氣化特征(動(dòng)力學(xué)特征與化學(xué)特征),分析探討還原機(jī)理,為標(biāo)志氣體的提出奠定理論基礎(chǔ);研究以標(biāo)志氣體為核心的調(diào)控升溫氣化原理及實(shí)施方法;建立地下氣化的物理模型與數(shù)學(xué)模型;建立氣化盤(pán)區(qū)溫度場(chǎng),并進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬仿真的實(shí)例分析.首次提出標(biāo)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(biāo)明氣化工作面的燃燒狀態(tài),這類(lèi)氣體稱之為"標(biāo)志氣體".如:空氣煤氣CO2為標(biāo)志氣體,水煤氣以H2、CO為標(biāo)志氣體,為調(diào)控提供可靠依據(jù).標(biāo)志氣體也是檢測(cè)氣化工作面氣化效果的重要手段,在煤氣出口處設(shè)檢測(cè)儀,測(cè)出口可燃組分中的標(biāo)志氣體含量,就可以證實(shí)其氣化效果.在空氣煤氣中主要檢測(cè)CO2含量,做為是否調(diào)控的依據(jù),在水煤氣中,而是檢測(cè)H2及CO的含量,做為是否調(diào)控的依據(jù).氣化反應(yīng)

4、帶中,還原帶是生成可燃?xì)獾闹饕磻?yīng)帶,也是控制氣化穩(wěn)定的核心帶,該文首次提出了以標(biāo)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(shí)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(xué)模型及氣化盤(pán)區(qū)溫度場(chǎng),并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬仿真及實(shí)例分析,對(duì)溫度及各組分的變化規(guī)律進(jìn)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