CN107165613B - 一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法 - Google Patents

一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法，所述系统包括气体检测单元、送风单元、气化剂供应单元以及过程控制单元，所述气体检测单元用于实时监测气化炉通风巷道内特定气体的浓度；所述送风单元用于向气化炉通风巷道里送入流通气体；所述气化剂供应单元用于调节气化剂供应量，所述过程控制单元用于控制送风单元送风量以及气化剂供应单元的供应量；所述实施方法是指通过对气化炉通风巷道内的特定气体浓度实时监测，当特定气体浓度升高时，过程控制单元自动控制提高送风单元送风量并降低气化剂供应单元的供应量，使气体浓度降低，进而达到安全保障的目的。

Description

一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，更具体地，涉及一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法。
背景技术
煤炭地下气化矿井式气化炉是通过人工掘进的方式来完成气化炉的构建过程，在施工过程中，围绕煤层中的气化炉需要先后挖掘一条进风巷、一条出气巷、一条连接巷，从而形成一条连通的通风巷道。该通风巷道在气化炉构建过程中，用于为气化炉施工人员提供一定的空气；在气化炉运行过程中，用于为气化炉的检修人员提供空气。由于气化炉运行过程中，炉内会产生大量煤气混合气体，如这些气体泄漏入通风巷道，会对人员人身安全造成不必要的危害；如这些气体泄漏到通风巷道的浓度很高，逼近气体极限爆炸浓度，会存在爆炸的危险隐患；而目前的现有技术在巷内安装气体浓度监控及报警器，实际使用中频繁的报警、人员撤离、再处理十分耗费人力物力；这种亡羊补牢式的安全监控系统同时存在着监控范围不全面等安全隐患。
发明内容
为了解决背景技术存在的地下气化矿井式气化炉通风巷道存在安全隐患且现有安全监控系统浪费人力物力且不能完全保障安全的问题，本发明提供了一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法，所述系统及实施方法对通风巷道中的危险气体进行实时监测，并自动的对所述危险气体进行安全处理。
所述一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统包括：
气体检测单元，所述气体检测单元包括一台或多台气体检测仪，所述气体检测仪
用于实时监测气化炉通风巷道内特定气体的浓度；所述特定气体为一种或多种特定气体；
送风单元，所述送风单元包括一台或多台鼓风机，用于向气化炉通风巷道中送入流通气体以使所述气化炉的通风巷道内气体流通更迭；所述送风单元的送风量由过程控制单元控制调节；
气化剂供应单元，所述气化剂供应单元用于向气化炉内供应气化剂以供气化反应；所述气化剂供应单元的气化剂供应量由过程控制单元控制调节；
过程控制单元，所述过程控制单元用于根据气体检测单元检测的气化炉特定气体的浓度来控制所述送风单元的送风量以及气化剂供应单元的气化剂供应量。
进一步的，所述系统包括工业交换机，所述工业交换机连接气体检测单元、送风单元、气化剂供应单元以及过程控制单元，组成工业控制网络；
所述一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障实施方法包括：
对气化炉的通风巷道内的特定气体进行实时监测；
当一种或多种特定气体中的任一种特定气体浓度达到N*W时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若在规定时间T内所述特定气体浓度未降低到M*W，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍，其中W为特定气体人体可吸入极限浓度或特定气体爆炸极限浓度，不同特定气体的W取值是相同的或不同的；其中，0＜M≤N≤100％，K≥1，0≤L≤1。
进一步的，所述方法包括：当一种或多种特定气体中的任一种特定气体检测浓度连续P点呈上升趋势时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，K≥1，0≤L≤1；
进一步的，所述方法包括：将所述气体检测仪检测浓度结果以连续每Q个点为一组进行分组，并取每组的检查浓度结果平均值，当一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P点呈上升趋势时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，Q≥2且Q为整数，K≥1，0≤L≤1；
进一步的，所述特定气体包括CO、CH4、H2以及O2；所述气体检测仪包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪；
进一步的，所述气体检测仪等间距或不等间距的布置在气化炉通风巷道内；
进一步的，所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统及实施方法，所述安全保障系统及实施方法对通风巷道内的特定气体(危险气体)浓度进行实时监控，当特定气体浓度升高时，所述安全保障系统自动进行调整通风巷道送风量以及气化剂供给量，使特定气体浓度降低，保证特定气体浓度不会存在安全隐患也不会对人体造成伤害，同时也节省了因对特定气体浓度超标进行处理导致的人力物力的浪费。
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为本发明具体实施方式的一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统的结构图；
图2为本发明具体实施方式的一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障实施方法的流程图；
图3为本发明具体实施方式的一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统的通风巷道内多台气体检测仪的布置图。
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为本发明具体实施方式的一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统的结构图；所述一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障系统包括：
气体检测单元101，所述气体检测单元101包括一台或多台气体检测仪，所述气体检测仪用于实时监测气化炉通风巷道内特定气体的浓度；所述特定气体为一种或多种特定气体；
送风单元102，所述送风单元102包括一台或多台鼓风机，用于向气化炉通风巷道中送入流通气体以使所述气化炉的通风巷道内气体流通更迭；所述送风单元102的送风量由过程控制单元控制调节；
气化剂供应单元103，所述气化剂供应单元103用于向气化炉内供应气化剂以供气化反应；所述气化剂供应单元103的气化剂供应量由过程控制单元控制调节；
过程控制单元104，所述过程控制单元104用于根据气体检测单元101检测的气化炉特定气体的浓度来控制所述送风单元102的送风量以及气化剂供应单元103的气化剂供应量；
进一步的，所述系统包括工业交换机105，所述工业交换机105连接气体检测单元101、送风单元102、气化剂供应单元103以及过程控制单元104，组成工业控制网络；
进一步的，所述特定气体包括CO、CH4、H2以及O2；所述气体检测仪包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪；
进一步的，所述气体检测仪等间距或不等间距的布置在气化炉的通风巷道内；
进一步的，所述气体检测仪以组为单位等间距或不等间距的布置在气化炉的通风
巷道内，所述组内包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪；如图3所示，是将气体检测仪以组为单位等间距的布置在通风巷道内；
进一步的，所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风；
进一步的，所述鼓风机向气化炉通风巷道中送入的流通气体包括空气、CO2、N2；当所述气化炉通风巷道内有人出入时，鼓风机向气化炉通风巷道中送入的流通气体包括空气；
进一步的，所述一种或多种特定气体中的任一种特定气体浓度达到N*W时，所述过程控制单元104控制风量增加至K倍；若在规定时间T内所述特定气体浓度未降低到M*W，则所述过程控制单元104控制气化剂供应量降低L倍；其中W为特定气体人体可吸入极限浓度或特定气体爆炸极限浓度，不同特定气体的W取值是相同的或不同的；0＜M≤N≤100％，K≥1，0≤L≤1；
进一步的，所述一种或多种特定气体中的任一种特定气体检测浓度连续P点呈上升趋势时，所述过程控制单元104控制风量增加K倍；若继续检测的连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元104控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，K≥1，0≤L≤1。
图2为本发明具体实施方式的一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障实施方法的流程图；所述一种煤炭地下气化矿井式气化炉安全保障实施方法包括：
步骤201，对气化炉的通风巷道内的特定气体进行实时监测；
步骤202，当特定气体浓度升高达到N*W时，控制风量增加至K倍；
步骤203，判断规定时间T内所述特定气体浓度是否降低到M*W；
步骤204，若未降低至M*W，控制气化剂供应量降低L倍。
其中，0＜M≤N≤100％，K≥1，0≤L≤1。
进一步的，所述方法包括：当一种或多种特定气体中的任一种特定气体检测浓度连续P点呈上升趋势时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，K≥1，0≤L≤1；
进一步的，所述方法包括：将所述气体检测仪检测浓度结果以连续每Q个点为一组进行分组，并取每组的检查浓度结果平均值，当一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P点呈上升趋势时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，Q≥2且Q为整数，K≥1，0≤L≤1；
进一步的，当判断规定时间T内所述特定气体浓度已经降低到M*W以下或不再连续P点呈上升趋势时，保持送风单元以K倍送风量继续送风一段时间后，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以K倍送风的时间由过程控制单元预设；
进一步的，当控制气化剂供应量降低L倍后，继续判断规定时间T内所述特定气体浓度是否降低到M*W或判断是否连续P点呈上升趋势，若已降低到M*W以下或连续P点不再呈上升趋势时，保持气化剂供应单元以L倍气化剂供应量继续供应一段时间后，将气化剂供应单元气化剂供应量调整至原气化剂供应量，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以L倍供应气化剂的时间由过程控制单元预设；
进一步的，所述特定气体包括CO、CH4、H2以及O2；所述气体检测仪包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪；
进一步的，所述气体检测仪等间距或不等间距的布置在气化炉通风巷道内；
进一步的，所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障系统，所述系统包括：
气体检测单元，所述气体检测单元包括一台或多台气体检测仪，所述气体检测仪用于实时监测气化炉通风巷道内特定气体的浓度；所述特定气体为一种或多种特定气体；
送风单元，所述送风单元包括一台或多台鼓风机，用于向气化炉通风巷道中送入流通气体以使所述气化炉的通风巷道内气体流通更迭；所述送风单元的送风量由过程控制单元控制调节，所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风；
气化剂供应单元，所述气化剂供应单元用于向气化炉内供应气化剂以供气化反应；所述气化剂供应单元的气化剂供应量由过程控制单元控制调节；
过程控制单元，所述过程控制单元用于根据气体检测单元检测的气化炉特定气体的浓度来控制所述送风单元的送风量以及气化剂供应单元的气化剂供应量，其中，当所述一种或多种特定气体中的任一种特定气体浓度达到N*W时，所述过程控制单元控制风量增加至K倍；若在规定时间T内所述特定气体浓度未降低到M*W，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中W为特定气体人体可吸入极限浓度或特定气体爆炸极限浓度，不同特定气体的W取值是相同的或不同的；0＜M≤N≤100％，K≥1，0≤L≤1。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统包括工业交换机，所述工业交换机连接气体检测单元、送风单元、气化剂供应单元以及过程控制单元，组成工业控制网络。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述特定气体包括CO、CH4、H2以及O2；所述气体检测仪包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述气体检测仪等间距或不等间距的布置在气化炉的通风巷道内。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述鼓风机向气化炉通风巷道中送入的流通气体包括空气、CO2、N2；当所述气化炉通风巷道内有人出入时，鼓风机向气化炉通风巷道中送入的流通气体包括空气。
6.一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障系统，所述系统包括：
气体检测单元，所述气体检测单元包括一台或多台气体检测仪，所述气体检测仪用于实时监测气化炉通风巷道内特定气体的浓度；所述特定气体为一种或多种特定气体；
送风单元，所述送风单元包括一台或多台鼓风机，用于向气化炉通风巷道中送入流通气体以使所述气化炉的通风巷道内气体流通更迭；所述送风单元的送风量由过程控制单元控制调节，所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风；
气化剂供应单元，所述气化剂供应单元用于向气化炉内供应气化剂以供气化反应；所述气化剂供应单元的气化剂供应量由过程控制单元控制调节；
过程控制单元，所述过程控制单元用于根据气体检测单元检测的气化炉特定气体的浓度来控制所述送风单元的送风量以及气化剂供应单元的气化剂供应量，其中，所述一种或多种特定气体中的任一种特定气体检测浓度连续P个点呈上升趋势时，所述过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，K≥1，0≤L≤1。
7.一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障实施方法，所述方法包括：
采用气体检测仪对气化炉的通风巷道内的特定气体进行实时监测；
当一种或多种特定气体中的任一种特定气体浓度达到N*W时，过程控制单元控制风量增加K倍；若在规定时间T内所述特定气体浓度未降低到M*W，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍，其中W为特定气体人体可吸入极限浓度或特定气体爆炸极限浓度，不同特定气体的W取值是相同的或不同的；其中，0＜M≤N≤100％，K≥1，0≤L≤1；
当判断规定时间T内所述特定气体浓度已经降低到M*W以下时，保持送风单元以K倍送风量继续送风一段时间后，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以K倍送风的时间由过程控制单元预设；
当控制气化剂供应量降低L倍后，继续判断规定时间T内所述特定气体浓度是否降低到M*W，若已降低到M*W以下时，保持气化剂供应单元以L倍气化剂供应量继续供应一段时间后，将气化剂供应单元气化剂供应量调整至原气化剂供应量，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以L倍供应气化剂的时间由过程控制单元预设。
8.一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障实施方法，所述方法包括：
采用气体检测仪对气化炉的通风巷道内的特定气体进行实时监测；
当一种或多种特定气体中的任一种特定气体检测浓度连续P个点呈上升趋势时，过程控制单元控制风量增加K倍；
若继续检测的连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数；
当判断规定时间T内所述特定气体浓度不再连续P个点呈上升趋势时，保持送风单元以K倍送风量继续送风一段时间后，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以K倍送风的时间由过程控制单元预设；
当控制气化剂供应量降低L倍后，继续判断规定时间T内所述特定气体浓度是否连续P个点呈上升趋势，若已连续P个点不再呈上升趋势时，保持气化剂供应单元以L倍气化剂供应量继续供应一段时间后，将气化剂供应单元气化剂供应量调整至原气化剂供应量，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以L倍供应气化剂的时间由过程控制单元预设。
9.一种煤炭地下气化矿井式气化炉的安全保障实施方法，所述方法包括：
采用气体检测仪对气化炉的通风巷道内的特定气体进行实时监测；
将气体检测仪检测浓度结果以连续每Q个点为一组进行分组，并取每组的检测浓度结果平均值，当一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P个点呈上升趋势时，过程控制单元控制风量增加K倍；若继续检测的一种或多种特定气体检测浓度平均值连续P个点仍呈上升趋势，则所述过程控制单元控制气化剂供应量降低L倍；其中，P≥3且P为整数，Q≥2且Q为整数；
当判断所述特定气体检测浓度平均值不再连续P个点呈上升趋势时，保持送风单元以K倍送风量继续送风一段时间后，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以K倍送风的时间由过程控制单元预设；
当控制气化剂供应量降低L倍后，继续判断所述特定气体检测浓度平均值是否连续P个点呈上升趋势，若已连续P个点不再呈上升趋势时，保持气化剂供应单元以L倍气化剂供应量继续供应一段时间后，将气化剂供应单元气化剂供应量调整至原气化剂供应量，将送风单元送风量调整至原送风量；所述继续以L倍供应气化剂的时间由过程控制单元预设。
10.根据权利要求7至9中任意一个所述的方法，其特征在于：所述特定气体包括CO、CH4、H2以及O2；所述气体检测仪包括CO气体检测仪、CH4气体检测仪、H2气体检测仪以及O2气体检测仪。
11.根据权利要求7至9中任意一个所述的方法，其特征在于：所述气体检测仪等间距或不等间距的布置在气化炉通风巷道内。
12.根据权利要求7至9中任意一个所述的方法，其特征在于：所述气化炉的通风巷道包括依次连接的进风巷、连接巷以及出风巷；所述送风单元通过进风巷进行送风。
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