CN104457252A - 一种多功能煤炭地下气化实验炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能煤炭地下气化实验炉，包括炉体以及基座，还包括：支架，其固定在基座上；转轴，其设置在炉体上，转轴安置在支架上并且炉体可通过转轴在支架上摆动从而改变炉体的倾角；支撑液压支柱，其一端设置在基座上并且其另一端连接在炉体上，支撑液压支柱通过改变伸缩长度从而控制炉体的倾斜角度；加压板，其设置在炉体的内部，用以向炉体内部施加压力；固定架，其固定在炉体的顶部，固定架上设置有加压器，加压器与加压板相连用以向加压板施加压力。本发明能模拟在一定倾角和一定围岩压力条件下的地下气化情况，从而得到地下气化过程中的相关实验数据。

Description

一种多功能煤炭地下气化实验炉

技术领域

本发明涉及煤炭气化实验设备领域，尤其是涉及一种多功能煤炭地下气化实验炉。

背景技术

煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，在热及物理化学作用下，产生可燃气体组分，输送到地面的工艺过程；虽然这项技术提出的时间较早，但限于各方面因素，发展较慢，实验系统的缺陷便是原因之一。

常规煤炭地下气化实验炉只能简单模拟实体煤燃烧过程的产气特性及其温度场、浓度场、气流场分布规律测试，而不能模拟在一定倾角和一定围岩压力条件下的地下气化情况，所以不能得到地下气化过程中引起的相关实验数据，满足不了技术研发的需要，而且使得实验所得到的数据、结论与真实地质条件下煤层的地下气化有所出入，降低了实验的有效性和对煤炭地下气化技术发展的促进作用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多功能煤炭地下气化实验炉，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种多功能煤炭地下气化实验炉，包括炉体以及基座，还包括：

一支架，其固定在所述基座上；

一转轴，其设置在所述炉体上，所述转轴安置在所述支架上并且所述炉体可通过所述转轴在所述支架上摆动从而改变所述炉体的倾角；

一支撑液压支柱，其一端设置在所述基座上并且其另一端连接在所述炉体上，所述支撑液压支柱通过改变伸缩长度从而控制所述炉体的倾斜角度；

一加压板，其设置在所述炉体的内部，用以向所述炉体内部施加压力；

一固定架，其固定在所述炉体的顶部，所述固定架上设置有加压器，所述加压器与所述加压板相连用以向所述加压板施加压力。

较佳的，所述炉体的前端设置有进气管并且所述炉体的后端设置有出气管，所述进气管与所述出气管上均连接有可弯曲的可挠管。

较佳的，所述炉体上设置有与所述转轴同心设置的第一法兰，所述支架上设置有第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰连接用以将所述炉体固定在所述支架上。

较佳的，所述加压器包括加压液压支柱以及加压杆，所述炉体上穿设有中空的顶面板圆筒，所述加压液压支柱与所述加压杆连接，所述加压杆穿过所述顶面板圆筒与所述加压板连接。

较佳的，所述第一法兰为圆盘形法兰并且其边缘上均匀分布有若干第一螺纹孔，所述第二法兰为方形法兰并且其四个边角上均设置有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与第二螺纹孔之间连接有螺栓并且通过所述螺栓使第一法兰与第二法兰固定连接。

较佳的，所述加压杆与所述顶面板圆筒之间设置有密封环。

较佳的，所述加压器的数量为4-10个并且分两排对称设置。

较佳的，所述固定架由横梁以及纵梁横竖连接构成，所述横梁以及所述纵梁的两端均成直角固定在所述炉体的顶面上，所述加压器均设置在所述横梁与所述纵梁相交的交点上。

较佳的，所述加压杆由隔热材料制成，用以避免将所述炉体内的高温传递给所述加压液压支柱。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：能模拟在一定倾角和一定围岩压力条件下的地下气化情况，从而得到地下气化过程中的相关实验数据。

附图说明

图1为本发明多功能煤炭地下气化实验炉的结构示意图。

图中：1-炉体；2-固定架；3-加压液压支柱；4-加压杆；5-顶面板圆筒；6-加压板；7-可挠管；8-进气管；9-第一法兰；10-转轴；11-支架；12-支撑液压支柱；13-基座；14-出气管；15-第二法兰。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

如图1所示，一种多功能煤炭地下气化实验炉，包括炉体1、基座13、支架11、转轴10、支撑液压支柱12、加压板6、固定架2；炉体1是由六面钢板组成的框架结构空间，尺寸大小可以设计成4.5m×宽3.5m×高3.0m，板厚1cm，能承受至少6MPa的压力，炉体1的前后端板面由螺栓将其与整体固定，可自由拆卸与安装，用于煤炭的装填与灰渣的清除；支架11的数量为两个并且分别设置在基座13的左右两侧；炉体1位于两个支架11之间并且炉体1的左右两侧面分别对应两个支架11；转轴10固定在炉体1上并且转轴10架设在支架11上，并且转轴10以支架11为活动支点使炉体1摆动，并且转轴10可以设置在偏离炉体1质心50cm的后部，从而使炉体1呈倾斜状，这样炉体1就能更好的通过转轴10在支架11上摆动；支撑液压支柱12的一端固定在基座13上并且其另一端固定在炉体1的下部，支撑液压支柱12类似于液压缸，能够根据液压来改变其自身长度，注入液压油时，则支撑液压支柱12伸长，排出液压油时，则支撑液压支柱12收缩，由于炉体1能够进行摆动倾斜，所以通过改变支撑液压支柱12的伸缩量就能够控制炉体1的倾斜角度，并且支撑液压支柱12能够顶在炉体1上从而将炉体1维持在一固定倾角上；加压板6设置在炉体1内部，并且靠近炉体1的顶板，用于向炉体1内部施加压力；炉体1顶板上固定有固定架2，固定架2由两根横梁与四根纵梁组成，横梁和纵梁的两端成直角固定在炉体1的顶板面上，固定架2距顶板的板面的最佳距离为50cm，固定架2上均匀设置有多个加压器，且每个加压器均设置在横梁与纵梁相交的位置上，这样能够更好的固定住加压器，使整个固定架2与加压器的具有更好的整体承压结构，加压器与加压板6联动连接，用于向加压板6施加压力，当使用多功能煤炭地下气化实验炉进行实验时，通过改变支撑液压支柱12的伸缩长度就能改变炉体1的倾斜角度，再控制加压器的施加给加压板6的压力就能模拟炉体1内的压力；该设计能能模拟在一定倾角和一定围岩压力条件下的地下气化情况，从而得到地下气化过程的相关实验数据。

所述炉体1的前端设置有进气管8并且所述炉体1的后端设置有出气管14，进气管8用于向炉体1内通入实验所需的气化剂，进气管8上还设置有阀门，在实验中，根据实验煤的燃烧进度控制气流大小，出气管14供炉体1内的气体排出，所述进气管8与所述出气管14上均连接有可弯曲的可挠管7，可挠管7可以弯曲、可在0°～90°的倾角范围内旋转的；该设计能够调整进气管8以及出气管14的角度，方便进行实验。

炉体1上设置有与转轴10同心设置的第一法兰9，第一法兰9为圆盘形法兰并且其周围均匀分布有若干第一螺纹孔，支架11上设置有第二法兰15，第二法兰15为方形法兰并且其四个边角上均设置有第二螺纹孔，四个第二螺纹孔重叠在相应的四个第一螺纹孔上，并且第一螺纹孔与第二螺纹孔之间连接有螺栓，从而通过螺栓使第一法兰9与第二法兰15固定连接，在调整好支撑液压支柱12后，使炉体1保持在设计的倾角，然后再将第一法兰9与第二法兰15通过螺栓连接在一起，保证炉体1在支撑液压支柱12失去支撑力的情况下仍然保持平衡；该设计能够维持炉体1倾角的稳定性，提高整个实验系统的可靠性。

加压器包括加压液压支柱3、加压杆4，炉体1的顶面穿设有中空的顶面板圆筒5，顶面板圆筒5的数量以及位置均与加压器一一对应，顶面板圆筒5的高度为20cm，其内壁光滑，能够对加压杆4起到导向作用，加压液压支柱3与加压杆4联动连接，加压杆4穿过在顶面板圆筒5后深入炉体1内部与加压板6连接，用于向煤层顶板施加均匀压力；加压杆4与顶面板圆筒5之间设置有密封环，用以保持加压杆4与顶面板圆筒5之间的密封，从而使整个实验装置密闭性非常好，排除了煤气外逸的可能；并且加压杆4用热传导性能差的材料制成，能够避免将炉体1内的高温传递给加压液压支柱3；加压器的数量优选为4-10个并且分两排对称设置在固定架2上，这样能够给加压板6施加非常均匀的压力，从而避免产生加压不均匀的现象。

在进行具体实验时：完成炉体1的冷态密闭试验之后即可点火进行气化实验；用相似材料制作成的煤层底板铺在炉体1内，接下来将实体煤装进炉体1，所装实体煤是从井下取出的原始煤块，煤块越大越能模拟原始煤层状态，如果实验用煤需要用多块组成，在块与块之间要用耐高温材料焊好，真正做到模拟原始煤层状态，接着煤层中开凿好气化通道后，将用相似材料制作成的煤层顶板铺在煤层上；而后安装加压板6、加压杆4、加压液压支柱3和固定架2，接着调整支撑液压支柱12的长度，炉体1就会发生倾斜，从而达到控制炉体1的倾角的目的，当炉体1摆动到合适倾角时，可以将第一法兰9与第二法兰15通过螺栓连接在一起，从而维持住炉体1的倾角，这样即使在实验中支撑液压支柱12出现故障，也不会对实验造成影响；接着控制加压液压支柱3，加压液压支柱3向下推动加压杆4，由于加压杆4穿过顶面板圆筒5连接在加压板6上，所以加压杆4会推动加压板6向下运动，从而对实验煤层施加压力，这样就能模拟一定围岩压力；实验过程中的相关温度、压力、流量和组分等数据通过相关仪器仪表进行测量和控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多功能煤炭地下气化实验炉，包括炉体以及基座，其特征在于：还包括：

一支架，其固定在所述基座上；

一转轴，其设置在所述炉体上，所述转轴安置在所述支架上并且所述炉体可通过所述转轴在所述支架上摆动从而改变所述炉体的倾角；

一支撑液压支柱，其一端设置在所述基座上并且其另一端连接在所述炉体上，所述支撑液压支柱通过改变伸缩长度从而控制所述炉体的倾斜角度；

一加压板，其设置在所述炉体的内部，用以向所述炉体内部施加压力；

一固定架，其固定在所述炉体的顶部，所述固定架上设置有加压器，所述加压器与所述加压板相连用以向所述加压板施加压力。

2.如权利要求1中所述的一种多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述炉体的前端设置有进气管并且所述炉体的后端设置有出气管，所述进气管与所述出气管上均连接有可弯曲的可挠管。

3.如权利要求1中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述炉体上设置有与所述转轴同心设置的第一法兰，所述支架上设置有第二法兰，所述第一法兰与所述第二法兰连接用以将所述炉体固定在所述支架上。

4.如权利要求1中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述加压器包括加压液压支柱以及加压杆，所述炉体上穿设有中空的顶面板圆筒，所述加压液压支柱与所述加压杆连接，所述加压杆穿过所述顶面板圆筒与所述加压板连接。

5.如权利要求3中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述第一法兰为圆盘形法兰并且其边缘上均匀分布有若干第一螺纹孔，所述第二法兰为方形法兰并且其四个边角上均设置有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与第二螺纹孔之间连接有螺栓并且通过所述螺栓使第一法兰与第二法兰固定连接。

6.如权利要求4中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述加压杆与所述顶面板圆筒之间设置有密封环。

7.如权利要求4或6中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述加压器的数量为4-10个并且分两排对称设置。

8.如权利要求4或6中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述固定架由横梁以及纵梁横竖连接构成，所述横梁以及所述纵梁的两端均成直角固定在所述炉体的顶面上，所述加压器均设置在所述横梁与所述纵梁相交的交点上。

9.如权利要求4中所述的多功能煤炭地下气化实验炉，其特征在于：所述加压杆由隔热材料制成，用以避免将所述炉体内的高温传递给所述加压液压支柱。