CN103982180B - 确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法、系统及装置，方法包括：根据煤炭地下气化现场搭建气化模拟平台；从气化模拟平台获取监测数据；确定气化模拟平台在不同时刻的气化工作面长度，并根据气化模拟平台在不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到气化模拟平台在不同时刻的热解煤量；根据气化模拟平台在不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；根据确定的关系得到煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度，降低了确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度。

Description

确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法及装置

技术领域

本发明涉及煤炭气化技术，尤其涉及一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法、系统及装置。

背景技术

煤炭地下气化是一种将埋藏在地下的煤炭进行直接的、有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用，产生可燃气体的过程。煤炭地下气化也即化学采煤，相对于传统的通过建井进行采煤的物理采煤，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点。

在煤炭地下气化过程中，气化剂由进气孔到出气孔在煤层中所形成的通道为气化通道。在气化通道中发生化学反应的区域为气化区，也即气化工作面，该区域的长度为气化工作面长度。

煤炭地下气化产生的可燃气体也即煤炭地下气化生产的产品--煤气。煤气品质好坏是评价该煤炭地下气化工艺优劣的最重要指标，由氢气(H2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)等有效组分含量的高低决定。而有效组分的生成主要有赖于在煤层内的气化工作面上所发生的化学反应，并且煤层发生化学反应的程度与气化工作面的长度密切相关，所以气化工作面的长度是影响煤炭地下气化工艺技术的重要因素。

但是，由于煤炭地下气化通道是在地下的煤层中，深度难度加之气化过程中煤层燃烧所形成的高温，使得确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提出一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法、装置及系统，以降低确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法，包括：

根据煤炭地下气化现场搭建气化模拟平台；

从所述气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度；

根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量；

根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

根据确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，包括：

数据获取模块，用于从根据煤炭地下气化现场搭建的气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度；

数据分析模块，用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量；

关系确定模块，用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

长度确定模块，用于根据所述关系确定模块确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的系统，包括气化模拟平台和上述确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，所述气化模拟平台用于为所述装置提供模拟数据，所述装置用于根据所述气化模拟平台提供的模拟数据确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，并根据确定的关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

上述确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法、装置及系统，通过气化模拟平台提供的数据确定气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，然后利用确定的关系以及煤炭地下气化现场的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，获得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度，避免了在煤炭地下气化现场测量火区的温度场，解决了地下煤层深度及燃烧高温造成的确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度较大的问题，使得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度的确定简单易实现，有利于实时掌握气化工作面的长度，以了解气化工作面上所发生的化学反应，进而可以对该工艺过程进行更好的监控和操作处理，使其向着提高煤气有效组分含量的方向发展。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法中气化模拟平台的示意图；

图3为本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法中通过需要被氧化的还原性物质计算得到的气化工作面长度变化示意图；

图4为本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法中通过氨氮计算得到的气化工作面长度变化示意图；

图5为本发明实施例提供的一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

参见图1，本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法可包括步骤11至步骤15。

步骤11中，根据煤炭地下气化现场搭建气化模拟平台。

其中，所述气化模拟平台可包括模拟煤层、气化通道、温度传感器、气化剂系统、水蒸汽系统和监测系统，所述模拟煤层中的煤来自所述煤炭地下气化现场的地下煤层，所述气化通道和所述温度传感器设置于所述模拟煤层中，所述气化通道的第一端连接所述气化剂系统和所述水蒸汽系统，第二端连接所述监测系统，所述气化剂系统和所述水蒸汽系统与所述煤炭地下气化现场的气化剂系统和水蒸汽系统工作参数相同。

如图2所示，气化模拟平台可包括：气化剂系统1、水蒸汽系统2、煤层4、热电偶5、气化通道6和监测系统7。其中，热电偶5和气化通道6分布设置在煤层4中，气化通道6设置于煤层4靠下的部分并贯通煤层4，热电偶5位于气化通道6上方的煤层中。气化剂系统1和水蒸汽系统2设置在气化通道6的一端，监测系统7设置在气化通道6的另一端。气化剂系统1、水蒸汽系统2、煤层4、热电偶5和气化通道6用来模拟煤炭地下气化现场的实际情况，如地下煤层和气化等。煤层4所用煤为煤炭地下气化现场所开采出来的煤；气化剂系统1用以模拟煤炭地下气化现场的气化剂系统，为气化模拟平台中的煤层4提供气化工艺所需的气化剂；水蒸汽系统2可以模拟煤炭地下气化现场地下气化工艺过程中的地下水涌入；煤层4中均匀布置的热电偶5，用以实时监测温度场温度，从而根据所获得的温度场分布，确定气化工作面长度。

上述气化模拟平台中的煤层4设置于一个密闭空间即气化炉3中，且煤层4下方设置有垫层8，以便于操作，并保护气化模拟平台所在的环境。

点火后，由气化剂系统1提供气化剂，由水蒸汽系统2提供水蒸汽，混合后通入气化通道6的一端(为便于描述称为通道入口，也即上述第一端),气化模拟平台中的煤层4开始进行气化。例如，假设煤炭地下气化现场的气化剂为氧气和氮气，则气化剂系统1提供的气化剂为氧气、氮气，并且由水蒸汽系统2通入一定比例的水蒸汽，该比例与煤炭地下气化现场采用的比例相同。

煤层4气化产生的气体等物质通过气化通道6的另一端(为便于描述称为通道出口，也即上述第二端)输出。监测系统7在气化通道6的输出气化物质的一端进行监测，获得：煤气组分、煤气流量、污染物的析出浓度和煤气出口温度(即煤气在气化通道6的通道出口处的温度)等数据。

监测时，可在不同的时刻进行数据采集。例如，监测系统7每隔15分钟采煤气样一次，用气相色谱法对其进行组分分析；每隔15分钟取煤气冷凝水样一次，对其所含的污染物如需要被氧化的还原性物质、氨氮等按国家标准分析方法进行分析，得到析出浓度，再利用析出浓度及水样体积得到析出量；每隔15分钟记录一次煤气出口温度；每隔15分钟记录一次煤气流量。同样地，在气化过程中每隔15分钟记录一次热电偶数据，这样可以根据热电偶数据确定温度大于300℃气化通道的长度也即气化工作面长度。

即假设初始时刻为t0，则在t0+15k(k＝0,1,2，3，…，n)时刻，监测系统7同时采煤气样一次，取煤气冷凝水样一次，记录一次煤气出口温度并记录一次煤气流量，在这些时刻热电偶数据可以由人工也可以由自动运算装置如电脑等记录一次。监测系统7可以对煤气冷凝水样进行污染物的浓度分析，根据煤气冷凝水样的体积及分析得到的污染物析出浓度得到上述不同时刻的污染物析出量；监测系统7也可以将采集的煤气冷凝水样提供给外界，由人工或自动分析计算装置对冷凝水样进行分析得到污染物析出量。污染物可以为煤气冷凝水样中的氨氮和需要被氧化的还原性物质中的至少一种。

步骤12中，从气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度。

其中，所述监测数据可包括上述模拟煤层开始气化后不同时刻的温度传感器测得的温度场、气化通道第二端输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述第二端输出的煤气温度，其中，气化通道第二端输出的煤气组分、煤气流量及所述第二端输出的煤气温度可来自所述监测系统，污染物析出量可由气化通道第二端的煤气冷凝水得到，污染物析出量或者所述煤气冷凝水可来自所述监测系统。

以上述图2所示的气化模拟平台为例，总共可以获得n+1组数据，每组数据包含了煤气组分、煤气流量、污染物析出量、煤气出口温度以及热电偶数据。

步骤13中，根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量。

例如，上述n+1组数据中，可以根据n+1个热电偶数据得到n+1个气化工作面长度Li(i＝0,1,2，3，…，n)，即t0+15k(k＝0,1,2，3，…，n)时刻的气化工作面长度；可以根据n组煤气组分和煤气流量得到n个热解煤量，即t0+15k(k＝0,1,2，3，…，n)时刻的热解煤量；可以根据n+1个污染物的析出浓度得到n+1个污染物析出量，即t0+15k(k＝0,1,2，3，…，n)时刻的污染物析出量。

假设t0+15j(j∈k)时刻，监测的煤气组分包含：氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气。其中，含碳组分：甲烷、一氧化碳、二氧化碳，其组分含量百分比分别是：a％、b％和c％，煤气流量为：V，单位为Nm³/h，代入下述公式1)：

$q=\frac{V\×12\×(a+b+c)\%}{22.4\×37.73\%}---1)$

得到燃煤量q，其单位为kg。

然后把燃煤量q代入下述公式2)：

热解煤量

得到t0+15j时刻的热解煤量Q，其单位为kg。

从而得到n+1组新数据，每组新数据包含污染物析出量(C)、热解煤量Q、出口煤气温度(T)和气化工作面长度L。

步骤14中，根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系。

示例性的，确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系可为：

L＝f(C,Q,T)

其中，L为气化工作面长度，C为污染物析出量，Q为热解煤量，T为出口煤气温度。

例如，利用上述n+1组新数据确定气化工作面长度L与污染物析出量C、热解煤量Q和出口煤气温度T之间的关系。

具体地，可以将污染物析出量C作为因变量，以气化工作面长度L、热解煤量Q和煤气出口温度T作为自变量，推导其间的函数关系，得到如下公式3)、4)：

C_COD＝-0.0372L²+11.29L-0.010Q²+1.801Q-0.051T-22.3653)

C_氨氮＝-0.047L²+1.322L+0.010Q²-1.389Q-0.001T+50.0844)

注：C_COD为需要被氧化的还原性物质析出量，单位为kg；C_氨氮为氨氮析出量，单位为kg；L为气化工作面长度，单位为m；Q为热解煤量，单位为kg；T为煤气出口温度，单位为℃。

然后可由公式3)推导得到下述公式5)：

$L=\frac{-11.296+\sqrt{{11.296}^2+4\×0.0372\×(-0.010Q^2+1.801Q-0.051T-22.365-C_{COD})}}{-2\×0.0372}---5)$

可由公式4)推导得到下述公式6)：

气化工作面长度L与污染物析出量C、热解煤量Q和出口煤气温度T之间的关系可以为公式5)，也可以为公式6)。

步骤15中，根据确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

例如，在煤炭地下气化现场监测：煤气组分、煤气出口温度、污染物的析出浓度和煤气流量，然后将煤气组分和煤气流量代入公式1)计算燃煤量，再代入公式2)计算热解煤量，并由污染物的析出浓度计算出污染物析出量。气化工作面长度可以由煤气组分、煤气出口温度和需要被氧化的还原性物质析出量得到，如把热解煤量、煤气出口温度、污染物析出量代入公式5)，得到如图3所示的气化工作面长度值；也可以由煤气组分、煤气出口温度和氨氮析出量得到，如把热解煤量、煤气出口温度、污染物析出量代入公式6)，得到如图4所示的气化工作面长度值。

当上述步骤14中，确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，包括第一关系和第二关系，所述第一关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与需要被氧化的还原性物质析出量(即化学需氧量)、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，所述第二关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与氨氮析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

根据确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物的析出浓度及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度，可包括：

根据确定的第一关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第一气化工作面长度值；

根据确定的第二关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第二气化工作面长度值；

对所述第一气化工作面长度值和所述第二气化工作面长度值取平均，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

例如，由图3和图4所示，不同污染物析出量得到的气化工作面长度变化趋势基本相同，因此，可以同时采用上述公式5)和公式6)得到两个气化工作面长度值，然后取这两个气化工作面长度值的平均值，以减少误差。

上述实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法通过气化模拟平台提供的数据确定气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，然后利用确定的关系以及煤炭地下气化现场的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，获得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度，避免了在煤炭地下气化现场测量火区的温度场，解决了地下煤层深度及燃烧高温造成的确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度较大的问题，使得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度的确定简单易实现，有利于实时掌握气化工作面的长度，以了解气化工作面上所发生的化学反应，进而可以对该工艺过程进行更好的监控和操作处理，使其向着提高煤气有效组分含量的方向发展。

以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、计算机只读存储器、光盘或软盘等。

参见图5，本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，包括：数据获取模块51、数据分析模块52、关系确定模块53和长度确定模块54。

数据获取模块51用于从根据煤炭地下气化现场搭建的气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度。

数据分析模块52用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量。

关系确定模块53用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系。

长度确定模块54用于根据所述关系确定模块53确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

示例性的，所述关系确定模块53确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系可为：

L＝f(C,Q,T)

其中，L为气化工作面长度，C为污染物析出量，Q为热解煤量，T为出口煤气温度。

示例性的，所述污染物可为氨氮和需要被氧化的还原性物质中的至少一种。

示例性的，所述关系确定模块53确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，包括第一关系和第二关系，所述第一关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与需要被氧化的还原性物质析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，所述第二关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与氨氮析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

对应地，所述长度确定模块54可具体用于：

根据确定的第一关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第一气化工作面长度值；

根据确定的第二关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第二气化工作面长度值；

对所述第一气化工作面长度值和所述第二气化工作面长度值取平均，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

上述确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置可用于实现上述实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法。

上述实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置通过数据获取模块获取气化模拟平台的数据，并通过关系确定模块确定气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，然后通过长度确定模块利用确定的关系以及煤炭地下气化现场的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，获得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度，避免了在煤炭地下气化现场测量火区的温度场，解决了地下煤层深度及燃烧高温造成的确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度较大的问题，使得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度的确定简单易实现，有利于实时掌握气化工作面的长度，以了解气化工作面上所发生的化学反应，进而可以对该工艺过程进行更好的监控和操作处理，使其向着提高煤气有效组分含量的方向发展。

参见图6，本发明实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的系统，包括气化模拟平台61和确定装置62。气化模拟平台61可如图2所示，用于为确定装置62提供模拟数据，确定装置62可为上述实施例提供的任一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，用于根据所述气化模拟平台61提供的模拟数据确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，并根据确定的关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

确定煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度时，可如图7所示，首先建立气化模拟平台61，然后由人工或由确定装置62监控气化模拟平台61在试验过程中产生的数据，或者产生的数据及煤气冷凝水样，如果取煤气冷凝水样，则利用煤气冷凝水样得到污染物析出量，之后利用得到的这些数据计算推导模型方程，也即确定气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系。再由人工或由确定装置62从媒体地下气化现场获得实际气化过程中的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，最后根据确定的关系及实际气化过程中的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，得到实际煤炭地下气化现场气化过程中的地下煤层中的气化工作面长度。

上述实施例提供的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的系统通过确定装置利用气化模拟平台提供的数据确定气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，然后利用确定的关系以及煤炭地下气化现场的污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度，获得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度，避免了在煤炭地下气化现场测量火区的温度场，解决了地下煤层深度及燃烧高温造成的确定煤炭地下气化过程中的气化工作面长度的难度较大的问题，使得煤炭地下气化现场的地下煤层的气化工作面长度的确定简单易实现，有利于实时掌握气化工作面的长度，以了解气化工作面上所发生的化学反应，进而可以对该工艺过程进行更好的监控和操作处理，使其向着提高煤气有效组分含量的方向发展。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的方法，其特征在于，包括：

根据煤炭地下气化现场搭建气化模拟平台；

从所述气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度；

根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量；

根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

根据确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系为：

L＝f(C,Q,T)

其中，L为气化工作面长度，C为污染物析出量，Q为热解煤量，T为出口煤气温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述污染物为氨氮和需要被氧化的还原性物质中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，包括第一关系和第二关系，所述第一关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与需要被氧化的还原性物质析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，所述第二关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与氨氮析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

根据确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物的析出浓度及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度，包括：

根据确定的第一关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第一气化工作面长度值；

根据确定的第二关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第二气化工作面长度值；

对所述第一气化工作面长度值和所述第二气化工作面长度值取平均，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

5.一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于从根据煤炭地下气化现场搭建的气化模拟平台获取监测数据，所述监测数据包括所述气化模拟平台开始气化后不同时刻的温度场、气化输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及煤气温度；

数据分析模块，用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的温度场确定所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度，并根据所述气化模拟平台在所述不同时刻气化输出的煤气组分和煤气流量，得到所述气化模拟平台在所述不同时刻的热解煤量；

关系确定模块，用于根据所述气化模拟平台在所述不同时刻的气化工作面长度、热解煤量、污染物析出量及气化输出的煤气温度，确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

长度确定模块，用于根据所述关系确定模块确定的所述关系，以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述关系确定模块确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系为：

L＝f(C,Q,T)

其中，L为气化工作面长度，C为污染物析出量，Q为热解煤量，T为出口煤气温度。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述污染物为氨氮和需要被氧化的还原性物质中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述关系确定模块确定的所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，包括第一关系和第二关系，所述第一关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与需要被氧化的还原性物质析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，所述第二关系为所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与氨氮析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系；

所述长度确定模块具体用于：

根据确定的第一关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第一气化工作面长度值；

根据确定的第二关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的第二气化工作面长度值；

对所述第一气化工作面长度值和所述第二气化工作面长度值取平均，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。

9.一种确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的系统，其特征在于，包括气化模拟平台和上述权利要求5-8任一项所述的确定煤炭地下气化过程中气化工作面长度的装置，所述气化模拟平台用于为所述装置提供模拟数据，所述装置用于根据所述气化模拟平台提供的模拟数据确定所述煤炭地下气化现场的气化工作面长度与污染物析出量、热解煤量和气化通道出口煤气温度之间的关系，并根据确定的关系以及从所述煤炭地下气化现场的出气孔获取输出的煤气组分、煤气流量、污染物析出量及所述出气孔输出的煤气温度，得到所述煤炭地下气化现场的地下煤层中的气化工作面长度。