一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置的制作方法

本技术涉及实验测试装置，具体涉及一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置。

背景技术：

1、目前，动力煤主要通过煤炭开采作业采出到地表，经洗选后运至热电厂、供热厂等电力和热能供应厂家，经燃烧产热、发电，为电力和热能需求者提供能源。煤地下原位燃烧及热交换技术为近几年来创新提出的技术思路，研究程度不足，现目前国内外未出现专用于煤地下原位燃烧及热交换技术实验的测试装置。其实验数据成果主要借鉴于煤地下气化实验体系数据，而煤地下气化实验体系对于运用于煤地下原位燃烧及交换技术实验，有以下几个卡点：

2、1、原理过程不同，无法进行热交换实验。煤炭气化的后期反应为直接向煤层气化通道中注入水蒸气并发生化学反应形成水煤气；煤地下燃烧及热交换原理上需增加一根换热管，注水介质只存在于换热管中，并在实验中需监测换热介质温度、流速等参数变化情况。

3、2、产物不同，使其压力测试数据差异性较大。煤炭气化中包含煤炭不充分燃烧形成的co、水煤气反应生产的h2、以及煤炭干燥干馏产生的ch4等碳氢气体，其产生气体体积显著大于注入气体；煤燃烧实验中，产物主要为煤炭充分燃烧形成的co2，其产生气体体积与注入气体相差不大；

4、3、反应阶段不同，使其温度参数数据差异性大。煤燃烧对比地下气化的原理过程相对简单易行，它相当于只保留了煤地下气化的氧化部分，其实质上就是通过燃烧反应(氧化作用)将范围内煤完全燃烧，释放热量。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种针对煤地下原位燃烧及热交换的原理过程，测试煤地下原位燃烧阶段温度、压力、注氧工艺参数数据以及热交换阶段热交换介质注入工艺参数数据等的实验装置。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，包括注氧组件、注氧通道、换热管道、温度测点、出气管道、尾气处理组件以及实验暗箱，换热管道以及温度测点设置于实验暗箱内；所述实验暗箱内装载实验用煤，换热管道沿实验暗箱前后方向设有至少两根，一根设置于燃烧中轴，其余均可设置于距燃烧中心不超过20cm的半径范围内；所述实验暗箱前端中部设有注氧通道接口，后端上方设有出气管道接口；所述注氧通道贯穿设置于实验暗箱上，露出端与注氧组件相连，注氧通道置于实验暗箱内部分沿实验暗箱前后方向设置，且在该部分注氧通道轴线外25～35cm半径范围内沿注氧通道长度延伸方向等距间隔设置有若干温度测点；所述出气管道连接实验暗箱与尾气处理组件，且在实验暗箱的出气管道接口处连接有出口压力测试系统。

3、优选的，所述温度测点设置有三组，每组均包括以注氧通道轴线对称的两个温度测点，每组温度测点间隔30cm设置。

4、优选的，所述温度测点为一次性设备，能在48小时内耐1500℃高温。

5、优选的，所述实验暗箱设有若干气密性检测点，在实验前检测各点气密性。

6、优选的，所述注氧通道置于实验暗箱内部分为孔状筛管。

7、优选的，所述注氧组件配备有空气压缩机和工业制氧机，提供定流量和压力，以及不同氧气浓度的空气。

8、优选的，所述实验暗箱主体结构为抗压钢板结构，钢板内部涂刷气凝胶绝热材料层，外部包覆隔热膜材料层。

9、本实用新型的有益效果：通过设置实验暗箱作为煤燃烧的反应池，同时配备有注氧通道、换热管道以及温度测点，针对煤地下原位燃烧及热交换的原理过程，能测试煤地下原位燃烧阶段温度、压力、注氧工艺参数数据以及热交换阶段热交换介质注入工艺参数数据等。

技术特征：

1.一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：包括注氧组件(1)、注氧通道(2)、换热管道(3)、温度测点(4)、出气管道(8)、尾气处理组件(7)以及实验暗箱(5)，换热管道(3)以及温度测点(4)设置于实验暗箱(5)内；所述实验暗箱(5)内装载实验用煤，换热管道(3)沿实验暗箱(5)前后方向设有至少两根，一根设置于燃烧中轴，其余均设置于距燃烧中心不超过20cm的半径范围内；所述实验暗箱(5)前端中部设有注氧通道(2)接口，后端上方设有出气管道(8)接口；所述注氧通道(2)贯穿设置于实验暗箱(5)上，露出端与注氧组件(1)相连，注氧通道(2)置于实验暗箱(5)内部分沿实验暗箱(5)前后方向设置，且在该部分注氧通道(2)轴线外25～35cm半径范围内沿注氧通道(2)长度延伸方向等距间隔设置有若干温度测点(4)；所述出气管道(8)连接实验暗箱(5)与尾气处理组件(7)，且在实验暗箱(5)的出气管道(8)接口处连接有出口压力测试系统(6)。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述温度测点(4)设置有三组，每组均包括以注氧通道(2)轴线对称的两个温度测点(4)，每组温度测点(4)间隔30cm设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述温度测点(4)为一次性设备，能在48小时内耐1500℃高温。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述实验暗箱(5)设有若干气密性检测点。

5.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述注氧通道(2)置于实验暗箱(5)内部分为孔状筛管。

6.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述注氧组件(1)配备有空气压缩机和工业制氧机。

7.根据权利要求1所述的一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，其特征在于：所述实验暗箱(5)主体结构为抗压钢板结构，钢板内部涂刷气凝胶绝热材料层，外部包覆隔热膜材料层。

技术总结
本技术公开了一种用于煤地下原位燃烧及热交换的实验装置，包括注氧组件、注氧通道、换热管道、温度测点、出气管道、尾气处理组件以及实验暗箱，换热管道以及温度测点设置于实验暗箱内；实验暗箱内装载实验用煤，换热管道沿实验暗箱前后方向设有至少两根；实验暗箱前端中部设有注氧通道接口，后端设有出气管道接口；注氧通道贯穿设置于实验暗箱上，露出端与注氧组件相连，且沿注氧通道等距间隔设置有若干温度测点；出气管道连接实验暗箱与尾气处理组件，且在出气管道接口处连接有出口压力测试系统。针对煤地下原位燃烧及热交换的原理过程，能测试煤地下原位燃烧阶段温度、压力、注氧工艺参数数据以及热交换阶段热交换介质注入工艺参数数据等。

技术研发人员：周中成,王维星,杨靖,梁仲,陆松嵩,宋文燕,杜健,杨家成,徐宁
受保护的技术使用者：重庆一三六地质队
技术研发日：20231206
技术公布日：2024/8/13