一种用于将气化剂进行混合配比的系统及方法与流程

本发明涉及煤炭地下气化技术领域，更具体地，涉及一种用于将气化剂进行混合配比的系统及方法。

背景技术：

煤炭地下气化就是将处于地下的煤直接进行有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。该过程集建井、采煤、地面气化三大工艺为一体，变传统采煤为化学采煤，省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺的设备，因而具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点，深受世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。在煤炭地下气化技术的实际应用中，作为地下气化炉气化剂(如氧气、空气等)注入设备的喷嘴具有广泛的使用范围和重要的作用。由于煤炭地下气化过程发生于地下煤层中，具有较高的控制难度，在生产过程中，可以应用的控制手段较少，而通过调节气化剂的流量来实施相应的工艺方案，是有限的控制手段之一。由于原位煤层在气化过程中，伴随着强烈的放热过程，对煤层四周的地质结构的影响较大，会发生顶板受热膨胀，甚至塌陷，进而发生顶板涌水、煤气和热量泄漏等现象，对气化过程产生不利影响。因此在气化过程中，必须通过调节气化剂流量来控制气化强度。

因此，需要一种技术，通过将气化剂进行混合配比，实现对煤炭气化的控制。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于将气化剂进行混合配比的系统及方法，以解决如何对气化剂进行混合配比的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于将气化剂进行混合配比的系统，所述系统包括：采集单元，煤气在线分析单元，控制单元，工业交换机，自控气化剂流量单元；

所述采集单元，用于采集煤层中气化工作面的煤层温度；

所述煤气在线分析单元，用于获取气化的煤气组分和煤气热值；

所述控制单元，接收所述采集单元发送的煤层温度和所述煤气在线分析单元发送的煤气组分和热值，生成所述煤层温度和所述煤气组分的监测数据集；根据预设的煤层温度与煤气组分的合理数据集对所述煤层温度和所述煤气组分的监测数据集进行分析，若所述监测数据集超出所述合理数据集的范围，则对气化剂混合配比方案进行调整；所述控制单元通过工业交换机将气化剂混合配比方案发送至自控气化剂流量单元；

所述自控气化剂流量单元用于根据接收到的所述气化剂混合配比方案对气化剂进行配比。

优选地，所述采集单元安装在垂直孔中，所述垂直孔的终点位于所述煤层中，所述采集单元为多个。

优选地，所述采集单元包括k型热电偶。

优选地，所述系统包括由多个工艺参数组成的工艺参数集，所述每个工艺参数包括：所述气化剂混合配比方案、所述煤层温度、所述煤气组分、所述煤气热值。

优选地，所述工艺参数包括稳定工艺阶段的工艺参数和波动工艺阶段的工艺参数。

基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于将气化剂进行混合配比的方法，所述方法包括：

采集煤层中气化工作面的煤层温度；

获取气化的煤气组分和煤气热值；

生成所述煤层温度和所述煤气组分的监测数据集；根据预设的煤层温度与煤气组分的合理数据集对所述煤层温度和所述煤气组分的监测数据集进行分析，若所述监测数据集超出所述合理数据集的范围，则对气化剂混合配比方案进行调整；将气化剂混合配比方案发送至自控气化剂流量单元；

所述自控气化剂流量单元用于根据接收到的所述气化剂混合配比方案对气化剂进行配比。

优选地，通过安装在垂直孔中的多个采集单元进行所述煤层温度的采集，所述垂直孔的终点位于所述煤层中，所述采集单元为多个。

优选地，所述采集单元包括k型热电偶。

优选地，所述方法包括由多个工艺参数组成的工艺参数集，所述每个工艺参数包括：所述气化剂混合配比方案、所述煤层温度、所述煤气组分、所述煤气热值。

优选地，所述工艺参数包括稳定工艺阶段的工艺参数和波动工艺阶段的工艺参数。

本发明提供的技术方案根据对煤层温度和煤气组分的监测数据进行分析，若监测数据集超出合理数据集的范围，则对气化剂混合配比方案进行调整。控制单元通过工业交换机将气化剂混合配比方案发送至自控气化剂流量单元。自控气化剂流量单元用于根据接收到的气化剂混合配比方案对气化剂进行配比。本发明的技术方案实现了在气化过程中，通过调节气化剂流量来控制气化强度，而控制依据则来自于对煤层温度和煤气组分的实时监测数据的综合分析，从而优化气化剂的混合配比方案，有利于煤炭气化过程的稳定运行。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明一实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的系统结构图；

图2为根据本发明一实施方式的气化炉结构示意图；以及

图3为根据本发明一实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的方法流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明一实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的系统结构图。本发明实施方式公开了一种气化剂智能混合配比的系统，包括采集单元、煤气在线分析单元、控制单元、数据库服务单元、工业交换机、自控气化剂流量计。其中，采集单元由多根k型热电偶组成，用于监测煤层中气化工作面的温度；数据库服务单元用于实时存储来自热电偶的煤层温度和来自煤气在线分析单元的煤气组分和煤气热值；控制单元将煤层温度与煤气组分进行综合分析，判断煤层温度和煤气组分是否在合理范围内，一方面控制单元记录煤层温度和煤气组分均处于合理范围内，即稳定工艺阶段时气化剂的混合配比方案，形成工艺经验参数，并存储在数据库单元，另一方面当煤层温度或煤气组分处于合理范围以外时，控制单元发出超限报警，在分析工艺状况后采取相应的气化剂混配方案，并将工艺状况及相应的混配方案记录在数据库单元中，成为未来类似工况的解决方案。气化剂混配方案从控制单元发出指令，经过工业交换机，传递到自控气化剂流量单元，完成调节过程。利用气化剂智能混合配比系统，可以及时地了解气化剂混合配比方案下的工艺状况，同时参考数据库单元的历史气化剂混合配比方案，能够更加精确地调整气化剂混配方案，并将不同工艺状况下的调配方案存储在数据库中，不断积累为工艺调整经验，提高气化过程的稳定性和连续性。如图1所示，系统100包括：采集单元101，煤气在线分析单元102，控制单元104，工业交换机103，自控气化剂流量单元105；

采集单元101，用于采集煤层中气化工作面的煤层温度。

优选地，采集单元101安装在垂直孔中，垂直孔的终点位于煤层中，采集单元101为多个。采集单元101包括k型热电偶，安装在垂直孔中，垂直孔按照一定的网格密度排列，垂直孔的终点位于煤层中。

煤气在线分析单元102，用于获取气化的煤气组分和煤气热值。

优选地，控制单元104，接收采集单元101发送的煤层温度和煤气在线分析单元102发送的煤气组分和热值，生成煤层温度和煤气组分的监测数据集；根据预设的煤层温度与煤气组分的合理数据集对煤层温度和煤气组分的监测数据集进行分析，若监测数据集超出合理数据集的范围，则对气化剂混合配比方案进行调整；控制单元104通过工业交换机将气化剂混合配比方案发送至自控气化剂流量单元105。

或者控制单元104，接收采集单元101发送的煤层温度和煤气在线分析单元102发送的煤气组分和热值，生成煤层温度和煤气组分的监测数据集；根据预设的煤层温度与煤气组分的合理数据集对煤层温度和煤气组分的监测数据集进行分析，若监测数据集没有超出合理数据集的范围，监测数据集处于合理范围内，即表示气化剂的混合配比方案为稳定工艺阶段时的工艺经验参数，将稳定期间的工艺经验参数记录在数据库单元中，为未来类似工况提供解决方案。

优选地，系统包括由多个工艺参数组成的工艺参数集，每个工艺参数包括：气化剂混合配比方案、煤层温度、煤气组分、煤气热值。工艺参数包括稳定工艺阶段的工艺参数和波动工艺阶段的工艺参数。工艺参数做为历史经验数据，存储于数据库服务单元中。

自控气化剂流量单元105用于根据接收到的气化剂混合配比方案对气化剂进行配比。

本发明的实施方式具体举例说明如下：

本发明实施方式提出了一种气化剂智能混合配比系统，包括采集单元101、煤气在线分析单元102、控制单元104、数据库服务单元、工业交换机103、自控气化剂流量计105。

图2为根据本发明一实施方式的气化炉结构示意图。

如图2所示，气化炉包括定向钻孔2012，热电耦202，垂直孔203，表土204，顶板205，煤层206，底板207，热电耦208，气化炉边界209。本发明实施方式以褐煤进行富氧连续气化过程为例，在煤炭气化过程中的采集单元由多根k型热电偶组成用于监测煤层中气化工作面的温度，数据库服务器用于实时存储来自热电偶的煤层温度和来自煤气在线分析单元的煤气组分和煤气热值。控制单元将煤层温度与煤气组分进行综合分析，判断煤层温度和煤气组分是否在合理范围内，当煤层温度为900～1200℃，煤气热值为6～8mj/m3时，气化过程处于稳定工艺阶段，相应的气化剂混配方案、煤层温度和煤气热值等工艺参数将作为工艺经验参数，存储在数据库单元中，但是当煤层温度和煤气热值超出上述范围，控制单元发出超限报警，经人为分析工艺状况后采取相应的气化剂混合配比方案，并将工艺状况及相应的混合配比方案记录在数据库服务单元中，作为工艺经验参数，成为未来类似工况的解决方案。气化剂混合配比方案从控制单元发出指令，经过工业交换机，传递到自控气化剂流量单元，完成调节过程。

本发明的实施方式的气化剂混合配比系统的控制依据来自于对煤层温度和煤气组分的实施监测，可以提高对煤炭地下气化过程的控制精度。气化剂混合配比过程可以参考经验工艺参数，并进行分析，本发明的实施实施方式实现对气化过程的反馈和控制，可以及时有效地实施气化剂混合配比方案。

图3为根据本发明一实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的方法流程图。本发明实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的方法300从步骤301开始：

优选地，在步骤301：采集煤层中气化工作面的煤层温度。

优选地，在步骤302：获取气化的煤气组分和煤气热值。

优选地，在步骤303：生成煤层温度和煤气组分的监测数据集；根据预设的煤层温度与煤气组分的合理数据集对煤层温度和煤气组分的监测数据集进行分析，若监测数据集超出合理数据集的范围，则对气化剂混合配比方案进行调整；将气化剂混合配比方案发送至自控气化剂流量单元。

优选地，在步骤304：自控气化剂流量单元用于根据接收到的气化剂混合配比方案对气化剂进行配比。

优选地，通过安装在垂直孔中的多个采集单元进行煤层温度的采集，垂直孔的终点位于煤层中，采集单元为多个。

优选地，所述采集单元包括k型热电偶。

优选地，所述方法包括由多个工艺参数组成的工艺参数集，所述每个工艺参数包括：所述气化剂混合配比方案、所述煤层温度、所述煤气组分、所述煤气热值。

优选地，所述工艺参数包括稳定工艺阶段的工艺参数和波动工艺阶段的工艺参数。

本发明实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的方法300与本发明另一实施方式的本发明实施方式的一种用于将气化剂进行混合配比的每张100相对应，在此不再进行赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。