CN204152497U - 一种煤炭地下气化高压试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤炭地下气化高压试验台，包括试验用长筒形气化炉，所述气化炉轴向水平固定在支架上，在所述气化炉内轴向水平设置有反应管，围绕所述反应管轴向外侧设置有加热层，加热层中设置有多根硅碳加热棒，加热层外侧与气化炉外壳之间设置有保温层，在气化炉外壳的顶端垂直于反应管并排设置有多个监测组件测试管，所述气化炉两端面设有法兰盘，在法兰盘上设置有反应管和压力平衡层的进出气通道以及硅碳加热棒电接入电极。本实用新型结构的气密性好，具有加热功能；通过支架上的两根轴和底座梯形钢架的支座、经过阻尼减速器的调节，炉体能够平稳的旋转一定角度，方便了煤样的装卸。
Description
技术领域
本实用新型属于煤炭地下气化技术领域，特别涉及一种煤炭地下气化高压试验台。
背景技术
煤炭地下气化是将煤炭在地下进行可控制燃烧生产煤气的技术。在煤炭地下气化实施过程中，有不少环节需要利用高压气体对煤层进行处理，例如在点火技术方面，使用高压氧气对煤层进行强制氧化点火，又如在气化通道贯通技术方面，用高压空气压裂煤层以增大煤层渗透性。在这些技术环节的研究中，多数是以现场试验的方法来加以研究，然而进行一次现场试验会花费大量的人力物力，试验周期较长，而且考虑到工程技术可行性，数据采集测点的分布可能会受到限制，不利于得到准确系统的数据。基于这样的现状，亟待研发一种对煤进行高压处理的煤炭地下气化高压试验台，它要能够耐高压、有优良的气密性，具有加热功能，同时要求体积小、设备操作简单、煤样易于装卸，方便在实验室内开展试验。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种煤炭地下气化高压试验台，通过支架上的两根轴和炉体中部轴承的连接、经过阻尼减速器的调节，炉体能够平稳的旋转一定角度，方便了煤样的装卸。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种煤炭地下气化高压试验台，包括试验用长筒形气化炉，固定气化炉的支架和支撑支架的底座，其中，所述气化炉轴向水平固定在支架上，在所述气化炉内轴向水平设置有反应管，围绕所述反应管轴向外侧设置有加热层，加热层中设置有多根硅碳加热棒，加热层外侧与气化炉外壳之间设置有保温层，在气化炉外壳的顶端垂直于反应管并排设置有多个监测组件测试管，所述测试管从炉顶一直延伸至反应管，在加热层与反应管之间设置有间隙是0.15mm至0.25mm的均温压力平衡层，所述气化炉两端面设有法兰盘，在法兰盘上设置有反应管和压力平衡层的进出气通道以及硅碳加热棒电接入电极。
方案进一步是：所述测试管中设置有测量气化反应管内温度的可拆卸热电偶和气体采样通道。
方案进一步是：在所述反应管上设置有直径小于0.5的通孔，通孔与压力平衡层连通。
方案进一步是：所述炉体外壳是由上下两部分组成，所述反应管两端通过螺栓与法兰盘固定，法兰盘用螺栓与外壳固定。
方案进一步是：所述支架包括两个平行设置的长方钢，长方钢上焊接有三个圆环形连接体，连接体与气化炉相焊接，所述三个连接体分别位于炉体轴向中部以及两端。
方案进一步是：所述气化炉中部连接体上、沿炉体水平径向前后分别固定有旋转轴，在所述底座上与旋转轴想对应位置设置有旋转轴支撑座，所述旋转轴和底座上的旋转轴支撑座连接；所述底座包括两个分开的梯形钢架，两个钢架之间通过钢板焊接相连，每个钢架底部分别对称装有两只轮子，在两个钢架顶端中心分别设置了所述旋转轴支撑座，所述旋转轴穿过旋转轴支撑座与钢架上设置的阻尼减速器连接，调节阻尼减速器，炉体随支架在所述底座钢架上平稳地转动。
本实用新型带来的有益效果是：炉体结构的气密性好，具有加热功能；通过支架上的两根轴和底座梯形钢架的支座、、经过阻尼减速器的调节，炉体能够平稳的旋转一定角度，方便了煤样的装卸。
下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
附图说明
图1是本实用新型试验台主视图；
图2是本实用新型试验台俯视图；
图3是本实用新型试验台左视图；
图4是本实用新型试验台气化炉结构剖面图。
具体实施方式
一种煤炭地下气化高压试验台，如图1至图4所示，所述试验台包括试验用长筒形气化炉1，固定气化炉的支架2和支撑支架的底座3，其中，所述气化炉轴向水平固定在支架上，在所述气化炉内轴向水平设置有反应管1-1，围绕所述反应管轴向外侧设置有加热层，加热层中设置有多根硅碳加热棒1-3，加热层外侧与气化炉外壳1-5之间设置有保温层1-4，在气化炉外壳的顶端垂直于反应管并排设置有多个监测组件测试管1-6，所述测试管从炉顶一直延伸至反应管，在加热层与反应管之间设置有间隙是0.15mm至0.25mm的均温压力平衡层1-2，所述气化炉两端面设有法兰盘1-7，在法兰盘上设置有反应管和压力平衡层的进出气通道1-8以及硅碳加热棒电接入电极1-9。
测试管与反应管的交接处全部被焊住，气体无法从压力平衡层进入测试管，也无法外漏。
实施例中：所述测试管中设置有测量气化反应管内温度的可拆卸热电偶和气体采样通道。
实施例中：在所述反应管上设置有直径小于0.5的通孔1-10，通孔与压力平衡层连通，气体可从此处自由进出反应管与压力平衡层。
实施例中：所述炉体外壳是由上下两部分组成，所述反应管两端通过螺栓与法兰盘固定，法兰用螺栓与外壳固定；安装时先安装反应管再组装外壳，反应管是通过两端法兰盘固定在外壳内的，反应管因为有压力平衡层，不与外壳直接接触；压力平衡层的作用是平衡反应管内外管壁所受到的压力，防止在高压下反应管受压变形。
实施例中：如图1和图2所示，所述支架包括两个平行设置的长方钢2-1，长方钢上焊接有三个圆环形的连接体2-2，连接体与气化炉相焊接，所述三个连接体分别位于炉体轴向中部以及两端；每个连接体由四块钢板组成，四块钢板均环绕着炉体外壁焊接，其中上下两块钢板间用螺栓加固连接；在支架上正面，安装有仪表盘2-4。
实施例中：为了能将炉体转动，如图1、图2、图3所示，所述气化炉中部连接体上、沿炉体水平径向前后分别固定有旋转轴3-2，在所述底座上与旋转轴想对应位置设置有含有轴承的旋转轴支撑座2-3，所述旋转轴和底座上的旋转轴支撑座连接；所述底座包括两个分开的梯形钢架3-1，两个钢架之间通过钢板焊接相连，每个钢架底部分别对称装有两只轮子，在两个钢架顶端中心分别设置了所述旋转轴支撑座，所述旋转轴穿过旋转轴支撑座与钢架上设置的阻尼减速器3-3连接，调节阻尼减速器，炉体随支架在所述底座钢架上平稳地转动。所述的两根旋转轴连接了支架与底座，既是旋转轴，也是承重轴；炉体随支架能够平稳地转动，并能维持在某一角度静止，炉体的最大旋转角度为-10度至60度，设计这样一个旋转功能是为了使煤样易于装卸。在底座正面，设计有一个固定插销3-4，用于在气化炉闲置时将其固定为水平状态。
所述实施例中：气化炉炉体直径250mm，反应管直径80mm，反应管长1800mm，法兰直径350mm在所述炉体外壳的顶端纵向并排设置监测组件测试管是有8个，从进气口开始依次编号为#1-#8，用于采集反应管中温度压力数据，它们之间的间距为200mm。
与煤炭地下气化高压试验台配套使用的还有程序升温系统，用以控制硅碳棒的加热温度；数据采集系统，用于在线采集监测组件的温度压力数据，这两部分独立于炉体且比较常规，故不再赘述。
上述实验台可以进行煤的加压引燃试验、煤的气体压裂等试验，下面以两个实际的试验例子来说明所述煤炭地下气化高压试验台的操作方法。
例1. 褐煤加压引燃试验
步骤1：将试验用煤破碎，筛选其中2-3cm粒径的煤块作为试验煤样，将煤样置于干燥箱中，100℃下干燥3小时；
步骤2：在煤炭地下气化高压试验炉内装入适量瓷球，让其充满反应管对应监测组件#8-#5的部分（由于点火试验无需完全燃烧，且为缩短点火周期，提高后期数据处理分析效果，因此仅需在#2-#5位置装填煤样），之后加入筛选均匀的煤样，无需夯实。记录填入煤样质量，控制在1.8kg左右。装填完毕后连接好进气管道和监测组件上的热电偶、压力传感器；
步骤3：打开实验数据在线采集系统软件，静态运行20min以检查稳定性；
步骤4：开启进气端氮气钢瓶，高压气化炉内压力随着不断充入氮气逐渐上升，待达到实验设定压力为止，静止约30min以观察气化炉气密性，之后开启氧气钢瓶，同时开启程序升温仪，升温速率设定1.0℃/min，上限温度设定300℃，记录实验时间；在有空气流通条件下，试验过程中开启出气口阀门；
步骤5：实时观测气化炉内煤层压力及温度值，待测孔温度值达到70℃起，开始取出口气体。由于填煤情况，采集2#、3#、4#和5#气体，且从70℃起，每隔10℃取一次气体，相应测孔达到相应温度即采集一次气体，直至点火成功后再取一次气体为止。点火成功后需及时打开泄压阀；
步骤6：实验结束后，先关闭氧气及氮气钢瓶，再关闭程序升温仪和在线监测系统，待放空炉内压力后方可结束实验；
步骤7：利用气相色谱仪分析所采集气体，同时收集试验后煤样并利用傅里叶红外光谱分析仪对比分析实验前后煤样官能团变化。
例2. 褐煤氮气压裂试验
步骤1：用磨煤机将煤块磨碎，筛出10目的煤粉，加入相对于煤粉质量10%的粘结剂以及少量的水，将其混合均匀具有粘性。
步骤2：为了使煤粉能够填实，将#2-#8监测组件上的热电偶拆下，只留下#1热电偶。旋转炉体至60°，将煤粉填入炉内，用特制的填煤工具将煤粉均匀充满整个反应管，并捣实。最后将炉体重新调整为水平状态。
步骤3：安装法兰，连接管件，将反应管和压力平衡管的进气口接入氮气钢瓶，打开进气阀门，观察压力表读数是否稳定，使用泡沫水检查管件接口处是否漏气；调试数据采集系统，检查数据采集软件、各传感器、仪表是否工作正常。
步骤4：确认设备调试好后进行试验。打开反应管进气阀门，使反应管内的压力达到1MP，之后打开压力平衡管的进气阀门，同样调节压力到1MP，观察8个监测组件上压力变送器的压力数据，待其稳定后，打开出气阀门。每5分钟观测记录一次8个测点的压力数据和出气口的流量数据，采集8组数据后进行下一步。
步骤5：启动程序升温系统，调整升温速率为1.0℃/min，待温度达到40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃时，记录下各个测点的压力以及出口气体流量数据。
步骤6：在温度达到100℃后，停止试验，关闭升温系统，关闭反应管及压力平衡管的进气阀门，保持出气阀门畅通，卸除炉内的压力。泄压完毕后，关闭出气口阀门，拆下前后部法兰，旋转炉体至合适位置，将煤样卸出。最后把炉体放平，将试验台打扫干净。
Claims (6)
1.一种煤炭地下气化高压试验台，包括试验用长筒形气化炉，固定气化炉的支架和支撑支架的底座，其特征在于，所述气化炉轴向水平固定在支架上，在所述气化炉内轴向水平设置有反应管，围绕所述反应管轴向外侧设置有加热层，加热层中设置有多根硅碳加热棒，加热层外侧与气化炉外壳之间设置有保温层，在气化炉外壳的顶端垂直于反应管并排设置有多个监测组件测试管，所述测试管从炉顶一直延伸至反应管，在加热层与反应管之间设置有间隙是0.15mm至0.25mm的均温压力平衡层，所述气化炉两端面设有法兰盘，在法兰盘上设置有反应管和压力平衡层的进出气通道以及硅碳加热棒电接入电极。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化高压试验台，其特征在于，所述测试管中设置有测量气化反应管内温度的可拆卸热电偶和气体采样通道。
3.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化高压试验台，其特征在于，在所述反应管上设置有直径小于0.5的通孔，通孔与压力平衡层连通。
4.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化高压试验台，其特征在于，所述炉体外壳是由上下两部分组成，所述反应管两端通过螺栓与法兰盘固定，法兰盘用螺栓与外壳固定。
5.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化高压试验台，其特征在于，所述支架包括两个平行设置的长方钢，长方钢上焊接有三个圆环形连接体，连接体与气化炉相焊接，所述三个连接体分别位于炉体轴向中部以及两端。
6.根据权利要求1所述的一种煤炭地下气化高压试验台，其特征在于，所述气化炉中部连接体上、沿炉体水平径向前后分别固定有旋转轴，在所述底座上与旋转轴想对应位置设置有旋转轴支撑座，所述旋转轴和底座上的旋转轴支撑座连接；所述底座包括两个分开的梯形钢架，两个钢架之间通过钢板焊接相连，每个钢架底部分别对称装有两只轮子，在两个钢架顶端中心分别设置了所述旋转轴支撑座，所述旋转轴穿过旋转轴支撑座与钢架上设置的阻尼减速器连接，调节阻尼减速器，炉体随支架在所述底座钢架上平稳地转动。
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