CN106677758B - 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 - Google Patents
一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106677758B CN106677758B CN201611122468.3A CN201611122468A CN106677758B CN 106677758 B CN106677758 B CN 106677758B CN 201611122468 A CN201611122468 A CN 201611122468A CN 106677758 B CN106677758 B CN 106677758B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gasification
- information
- underground coal
- terminal
- coal gasification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 133
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/295—Gasification of minerals, e.g. for producing mixtures of combustible gases
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Coke Industry (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
本发明通过设计实现了一种用于确定煤炭地下气化状态的系统和方法，通过一系列数据处理方法对已掌握的煤炭地下气化过程中的信息进行深入分析并推理得出煤炭地下气化状态，并根据气化状态进行自动调整以达到更好的煤炭地下气化效果，提高了煤炭地下气化过程的稳定性和连续性。所述系统包括：基础信息终端，用于煤炭地下气化的基础信息的获取和统计；数据分析终端，用于对所述基础信息进行二次分析；数据库终端，用于存储煤炭地下气化知识库；以及推理机终端，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，并且更具体地，涉及一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法。
背景技术
煤炭地下气化过程发生于原位煤层中，受水文地质因素的影响，工艺过程的波动较大，而通过目前有效的监测手段，难以全面地掌握煤炭地下气化过程的工艺状态信息，无法有效的评估煤炭地下的气化状态，因此必须凭借一系列数据处理方法对已掌握的信息进行深入分析，以提高地下气化过程的稳定性和连续性。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供一种用于确定煤炭地下气化状态的系统，包括：
基础信息终端，分为在线信息子终端和离线信息子终端，用于煤炭地下气化的基础信息的获取和统计，所述基础信息分为动态信息和静态信息；
数据分析终端，用于对所述基础信息进行二次分析，以获得气化反应区的状态信息；
数据库终端，用于存储煤炭地下气化知识库，所述知识库包括：煤炭地下气化的基础信息和所获取的气化反应区的状态信息；以及
推理机终端，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。
优选地，所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，
其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；
所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；
所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。
优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，
其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；
所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；
所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。
优选地，所述推理机终端采用正向或反向推理方法，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。
优选地，所述在线信息子终端通过无线网络和光纤与煤炭地下气化反应区的一个或多个自动化仪表连接以获取动态信息；所述离线信息子终端通过手动输入水文地质信息和气化炉结构信息作为静态信息。
优选地，将所述推理机终端确定的煤炭地下气化状态存储在数据库终端内，并且将所述煤炭地下气化状态反馈至在线信息子终端和一个或多个自动化仪表，以通过自动化仪表执行反馈控制命令。
根据本发明的另一方面，提供一种用于确定煤炭地下气化状态的方法，包括：
获取基础信息；
对基础信息进行二次分析，以获得煤层中气化反应区的状态信息；
根据气化反应区的状态信息确定煤炭地下气化状态；以及
将所述煤炭地下气化状态进行存储并反馈至自动化仪表，以执行反馈控制命令。
优选地，所述基础信息分为静态信息和动态信息；所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，
其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；
所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；
所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。
优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，
其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；
所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；
所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。
本发明通过一系列数据处理方法对已掌握的煤炭地下气化过程中的信息进行深入分析，并将分析结果通过推理得出煤炭地下气化状态，并根据气化状态进行自动调整以达到更好的煤炭地下气化效果，提高了煤炭地下气化过程的稳定性和连续性。
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为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的系统结构图；以及
图2为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的方法流程图。
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为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的系统结构图。如图1所示，系统100包括基础信息终端101、数据分析终端102、数据库终端103以及推理机终端104。所述基础信息终端101用于获取和统计煤炭地下气化的基础信息，主要分为在线信息子终端1011以及离线信息子终端1012。其中所述在线信息子终端1011主要获取基础信息中的动态信息，且在线信息子终端1011通过无线网络和光纤与煤炭地下气化反应区的一个或多个自动化仪表连接以获取进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量等信息；所述离线信息子终端1012主要通过手动输入水文地质信息和气化炉结构信息作为基础信息中的静态信息，所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径。基础信息终端101获取和统计好煤炭地下气化的基础信息后，通过交换机将基础信息发送至数据分析终端102以及数据库终端103。应当了解的是，这里的自动化仪表是指一系列可编程逻辑控制器PLC，可以进行动态信息采集，也可按照推理机终端104的结果进行反馈调节。
优选地，所述数据分析终端102主要用于对所述基础信息进行二次分析，以获得气化反应区的状态信息，并将该状态信息发送至数据库终端进行存储。其中，数据分析终端102主要进行的二次分析包括物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。优选地，数据分析终端102在进行二次分析时，以上三种方法均要使用，得出的全部数据结果都要发送给数据库终端103，以便推理机终端104根据数据库终端103的信息进行进一步推理。
优选地，所述数据库终端103用于存储煤炭地下气化知识库，知识库主要包括基础信息终端101获取的煤炭地下气化的基础信息和数据分析终端102所获取的气化反应区的状态信息。
优选地，推理机终端104主要基于知识库中气化反应区的状态信息，通过正向或反向推理方法，确定煤炭地下气化状态。应当了解的是，所述气化状态可以为一段时间内煤气组分、热值和产量的变化曲线，当上述参数稳定波动的情况下，说明该次煤炭地下气化过程是可行的，但所述气化状态不仅限于煤气组分、热值和产量，也可以为代表气化状态的其他参数。推理机终端104得到煤炭地下气化状态后，将煤炭地下气化状态存储至数据库终端103内，并且将所述煤炭地下气化状态反馈至在线信息子终端1011和煤炭地下气化反应区的自动化仪表，以通过自动化仪表执行反馈控制命令。
图2为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的方法流程图。如图2所示，方法200从步骤201开始。在步骤201中，首先进行基础信息的获取和统计，基础信息又包括静态信息和动态信息。通过手动输入煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息等离线信息；通过无线网络和光纤获取进气孔工艺参数和出气孔工艺参数等动态信息。当基础信息获取完毕后进行步骤202。
优选地，在步骤202中，对步骤201中获取的基础信息进行二次分析，并通过二次分析获得煤层中气化反应区的状态信息。优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。应当了解的是，上述三种二次分析方法在进行二次分析时为同时使用，得到的所有分析结果均为气化反应区的状态信息。
优选地，在步骤203中，根据步骤202中分析得出的气化反应区的状态信息，确定煤炭地下的气化状态。这里的气化状态，可以为一段时间内煤气组分、热值和产量的变化曲线，当上述参数稳定波动的情况下，说明该次煤炭地下气化过程是可行的，但所述气化状态不仅限于煤气组分、热值和产量，也可以为代表气化状态的其他参数。
优选地，在步骤204中，将步骤203得到的气化状态进行存储，并将所述气化状态反馈至自动化仪表，自动化仪表会根据气化状态执行反馈控制命令以自行调节相应参数，使煤炭地下气化达到更好的效果。
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。
Claims (7)
1.一种用于确定煤炭地下气化状态的系统，包括：
基础信息终端，分为在线信息子终端和离线信息子终端，用于煤炭地下气化的基础信息的获取和统计，所述基础信息分为动态信息和静态信息；
数据分析终端，用于对所述基础信息进行二次分析，以获得气化反应区的状态信息；
数据库终端，用于存储煤炭地下气化知识库，所述知识库包括：煤炭地下气化的基础信息和所获取的气化反应区的状态信息；以及
推理机终端，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态；
所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，
其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；
所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；
所述工艺参数关联分析的输出包括：任意多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，
其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；
所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；
所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述推理机终端采用正向或反向推理方法，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述在线信息子终端通过无线网络和光纤与煤炭地下气化反应区的一个或多个自动化仪表连接以获取动态信息；所述离线信息子终端通过手动输入水文地质信息和气化炉结构信息作为静态信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，将所述推理机终端确定的煤炭地下气化状态存储在数据库终端内，并且将所述煤炭地下气化状态反馈至在线信息子终端和一个或多个自动化仪表，以通过自动化仪表执行反馈控制命令。
6.一种用于确定煤炭地下气化状态的方法，包括：
获取基础信息；
对基础信息进行二次分析，以获得煤层中气化反应区的状态信息；
根据气化反应区的状态信息确定煤炭地下气化状态；以及
将所述煤炭地下气化状态进行存储并反馈至自动化仪表，以执行反馈控制命令；
所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，
其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；
所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；
所述工艺参数关联分析的输出包括：任意多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基础信息分为静态信息和动态信息；所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，
其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；
所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；
所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611122468.3A CN106677758B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611122468.3A CN106677758B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106677758A CN106677758A (zh) | 2017-05-17 |
| CN106677758B true CN106677758B (zh) | 2023-03-14 |
Family
ID=58868345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611122468.3A Active CN106677758B (zh) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106677758B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107120104A (zh) * | 2017-06-16 | 2017-09-01 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种用于将气化剂进行混合配比的系统及方法 |
| CN107145696B (zh) * | 2017-06-29 | 2020-07-28 | 中国石油大学(北京) | 一种煤层气地上地下耦合求解的模拟方法 |
| CN107462222A (zh) * | 2017-07-25 | 2017-12-12 | 新疆国利衡清洁能源科技有限公司 | 一种煤炭地下气化燃空区测绘系统及其测绘方法 |
| CN115559701B (zh) * | 2022-10-27 | 2024-05-10 | 安徽理工大学 | 利用深部煤层开展煤炭地下气化工程的适宜性评价方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101649735A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-02-17 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤炭地下气化炉燃烧状态确定方法、系统和装置 |
| CN105804717A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下气化的控制方法 |
-
2016
- 2016-12-08 CN CN201611122468.3A patent/CN106677758B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101649735A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-02-17 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤炭地下气化炉燃烧状态确定方法、系统和装置 |
| CN105804717A (zh) * | 2016-03-10 | 2016-07-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 地下气化的控制方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 席建奋等.煤炭地下气化模型试验研究现状与发展.《煤炭科学技术》.2015,第43卷(第04期),第131-136页. * |
| 煤炭地下气化模型试验研究现状与发展;席建奋等;《煤炭科学技术》;20150425;第43卷(第04期);第131-136页 * |
| 煤的气化特性指标研究;邓绪彪;《道客巴巴》;20131212;第1-8页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106677758A (zh) | 2017-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106677758B (zh) | 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法 | |
| CN108469180B (zh) | 基于大数据和机器学习的烧结终点预测系统的建立方法 | |
| CN100527025C (zh) | 过程控制系统 | |
| US8532795B2 (en) | Method and system for offline code validation | |
| US20070185586A1 (en) | Process-related systems and methods | |
| CN105225979A (zh) | 一种半导体器件制程预测系统和方法 | |
| CN104881715B (zh) | 一种纸厂依据废纸配比预测纸浆性能的方法 | |
| CN105676648A (zh) | 利用高焦炉煤气热值实现加热炉燃烧系数动态调整的方法 | |
| Farahani et al. | An integrated optimization of quality control chart parameters and preventive maintenance using Markov chain. | |
| CN103750552A (zh) | 一种智能取样方法及其在香烟质量控制的应用 | |
| CN104656718A (zh) | 一种光纤传感系统环境适应性试验方法 | |
| CN106405280A (zh) | 一种智能变电站在线监测参数趋势预警方法 | |
| CN117556366B (zh) | 基于数据筛选的数据异常检测系统及方法 | |
| WO2008042739A3 (en) | On-line monitoring and diagnostics of a process using multivariate statistical analysis | |
| CN109858125A (zh) | 一种基于径向基神经网络的火电机组供电煤耗计算方法 | |
| CN104573858A (zh) | 一种电网负荷的预测和调控方法 | |
| Hu et al. | An efficient multi-PCA based on-line monitoring scheme for multi-stages imperial smelting process | |
| CN107633350B (zh) | 一种能源互联系统短期运行充裕性评估方法 | |
| EP3521947A1 (de) | Energiemanagementverfahren | |
| WO2008042758A3 (en) | Multivariate monitoring and diagnostics of process variable data | |
| CN105804701B (zh) | 一种煤层气井间开的自动控制方法 | |
| CN203658833U (zh) | 压缩机plc联网控制系统 | |
| CN113652518A (zh) | 转炉及其转炉煤气柜煤气储量的预测方法、预测系统 | |
| CN113167473B (zh) | 一种对系统内燃烧过程进行调控的方法及装置 | |
| CN206233914U (zh) | 一种用于确定煤炭地下气化状态的系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |