CN214366023U - 煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，包括氧气体积流量计、压缩空气体积流量计、氧气在线远传压力表、氧气在线远传温度计、压缩空气在线远传压力表、压缩空气在线远传温度计、注入井、脱盐水注入系统、脱盐水流量计、煤炭地下气化炉、急冷水系统，产品井、粗气预处理单元、合成气体积流量计、合成气在线远传温度计、合成气在线远传压力表、合成气组分在线分析仪、凝结水储罐、急冷水体积流量计和煤焦油储罐。可以获得整个煤炭地下气化工艺的物料平衡，提高和控制煤炭地下气化的工艺性能。

Description

煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统

技术领域

本实用新型涉及物料平衡检测系统领域，具体涉及煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统。

背景技术

煤炭地下气化是以地下煤、氧化剂、水或水蒸汽为原料，通过原料注入井，进入地下煤层气化炉内，在地下气化炉内进行不完全燃烧，从而产生合成气，主要成分以CO、H2、CH4、CO2为主，经地下气化炉产品井和急冷系统输送至地面，含有大量水汽，经粗气处理单元处理后的净化合成气作为产品输出。

气化原理为一定压力和流量的氧化剂与水通过一定比例，经注入井送至地下气化炉煤层内，与煤进行不完全燃烧气化，产生粗合成气经产品井输送至地面，经净化单元处理后输出。

气化反应过程是氧气与煤粒接触在高温下进行的，它的反应历程包括：O2与煤接触、O2内扩散与碳原子接触反应、O2与碳发生气化反应、反应产物外扩散。影响气化反应速度的因素是很多的，虽然模型及理论很多，但原则性的基础是一样的，即氧气与碳进行的反应过程可视为氧气分子被吸附，氧与碳反应，反应气体扩散这几个过程。碳与氧之间反应可以生成CO2和CO，而CO2、CO与碳反应又可相互转化，氧与CO反应也可生成CO2，因此，这是包括众多反应的复杂反应。

煤炭地下气化工艺过程经过上述一系列反应后，煤层中的原煤燃烧转化为粗合成气输送到地面。煤层中的原煤被燃烧反应掉形成空腔，随着反应进一步推进，煤层燃烧形成的空腔进一步扩大，此时地下气化反应设备以及工艺条件随着燃烧空腔的扩大需要进一步调整，因此需要设计一种系统可准确判断地下煤层中参与反应消耗的煤量、地下涌水量及空腔等工艺参数，来实现以下煤炭地下气化工艺过程的技术评估。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，可以获得整个煤炭地下气化工艺的物料平衡，提高和控制煤炭地下气化的工艺性能。

根据本实用新型实施例提供的技术方案，煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，包括氧气体积流量计、压缩空气体积流量计、氧气在线远传压力表、氧气在线远传温度计、压缩空气在线远传压力表、压缩空气在线远传温度计、注入井、脱盐水注入系统、脱盐水流量计、煤炭地下气化炉、急冷水系统，产品井、粗气预处理单元、合成气体积流量计、合成气在线远传温度计、合成气在线远传压力表、合成气组分在线分析仪、凝结水储罐、急冷水体积流量计和煤焦油储罐，所述注入井上安装有所述氧气体积流量计、所述压缩空气体积流量计、所述氧气在线远传压力表、所述氧气在线远传温度计、所述压缩空气在线远传压力表和压缩空气在线远传温度计，所述注入井的侧面连接有所述脱盐水注入系统，所述脱盐水注入系统上安装有所述脱盐水流量计，所述注入井的右下方连接有所述煤炭地下气化炉，所述煤炭地下气化炉的侧面连接有所述急冷水系统，所述急冷水系统与所述脱盐水注入系统之间连接有所述急冷水体积流量计，所述急冷水系统的上方连接有所述产品井，所述产品井的上方连接有所述粗气预处理单元，所述粗气预处理单元的左侧依次连接有所述煤焦油储罐和所述凝结水储罐，所述粗气预处理单元的上方依次连接有所述合成气组分在线分析仪、所述合成气在线远传压力表、所述合成气在线远传温度计和所述合成气体积流量计。

本实用新型中，所述注入井设有注入端口，所述产品井设有输出端口。

本实用新型中，所述粗气预处理单元包括气液分离设备和固液分离设备。

本实用新型中，所述凝结水储罐的结构和所述煤焦油储罐的结构均为卧式结构或立式结构中的一种，所述煤焦油储罐上和所述凝结水储罐上均安装有液位计。

综上所述，本实用新型的有益效果：可以获得整个煤炭地下气化工艺的物料平衡，提高和控制煤炭地下气化的工艺性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的系统示意图。

图中标号：1、氧气体积流量计；2、压缩空气体积流量计；3、氧气在线远传压力表；4、氧气在线远传温度计；5、压缩空气在线远传压力表；6、压缩空气在线远传温度计；7、注入井；8、脱盐水注入系统；9、脱盐水流量计；10、煤炭地下气化炉；11、急冷水系统；12、产品井；13、粗气预处理单元；14、合成气体积流量计；15、合成气在线远传温度计；16、合成气在线远传压力表；17、合成气组分在线分析仪；18、凝结水储罐；19、急冷水体积流量计；20、煤焦油储罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

请参考图1，煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，包括氧气体积流量计1、压缩空气体积流量计2、氧气在线远传压力表3、氧气在线远传温度计4、压缩空气在线远传压力表5、压缩空气在线远传温度计6、注入井7、脱盐水注入系统8、脱盐水流量计9、煤炭地下气化炉10、急冷水系统11，产品井12、粗气预处理单元13、合成气体积流量计14、合成气在线远传温度计15、合成气在线远传压力表16、合成气组分在线分析仪17、凝结水储罐18、急冷水体积流量计19和煤焦油储罐20，所述注入井7 上安装有所述氧气体积流量计1、所述压缩空气体积流量计2、所述氧气在线远传压力表3、所述氧气在线远传温度计4、所述压缩空气在线远传压力表5和压缩空气在线远传温度计6，所述注入井7的侧面连接有所述脱盐水注入系统8，所述脱盐水注入系统8上安装有所述脱盐水流量计9，所述注入井7的右下方连接有所述煤炭地下气化炉10，所述煤炭地下气化炉 10的侧面连接有所述急冷水系统11，所述急冷水系统11与所述脱盐水注入系统8之间连接有所述急冷水体积流量计19，所述急冷水系统11的上方连接有所述产品井12，所述产品井12的上方连接有所述粗气预处理单元 13，所述粗气预处理单元13的左侧依次连接有所述煤焦油储罐20和所述凝结水储罐18，所述粗气预处理单元13的上方依次连接有所述合成气组分在线分析仪17、所述合成气在线远传压力表16、所述合成气在线远传温度计15和所述合成气体积流量计14。

如图1所示，所述注入井7设有注入端口，所述产品井12设有输出端口。所述粗气预处理单元13包括气液分离设备和固液分离设备。

如图1所示，所述凝结水储罐18的结构和所述煤焦油储罐20的结构均为卧式结构或立式结构中的一种，所述煤焦油储罐20上和所述凝结水储罐18上均安装有液位计。

实施例1：

氧气体积流量计1是注入井7的氧气流量测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的氧量，并做累积量。

压缩空气体积流量计2是注入井7的压缩空气流量测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的压缩空气量，并做累积量。

氧气在线远传压力表3是注入井7的氧气压力测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的氧气压力。

氧气在线远传温度计4是注入井7的氧气温度测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的氧气温度。

压缩空气在线远传压力表5是注入井7的压缩空气压力测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的压缩空气压力。

压缩空气在线远传温度计6是注入井7的压缩空气温度测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的压缩空气的温度。

注入井7是煤炭地下气化炉10中相关原料注入的地面部分端口，用于将脱盐水、压缩空气、氧气引入煤炭地下气化炉10中的设备。

脱盐水注入系统8是指将生产水经过净化、脱盐、脱氧后，达到除氧脱盐水的工艺指标后，经注入井7引入煤炭地下气化炉10中。

脱盐水流量计9是脱盐水注入系统8外送脱盐水的流量测量元件，用于实时测量注入至煤炭地下气化炉10中参与煤层燃烧转化的脱盐水量，并做累积量。

煤炭地下气化炉10，将一定压力和流量的氧化剂与水通过一定比例，与煤进行不完全燃烧气化。

急冷水系统11用在煤炭地下气化炉10的气化过程中。

产品井12是粗合成气的地面输出端口，用于将煤炭地下气化炉10生产的粗合成气、焦油、水份输送到下游处理。

粗气预处理单元13，会对粗合成气进行分离和过滤。

合成气体积流量计14是合成气流量的测量元件，用于实时测量煤炭地下气化炉10中输出的合成气流量，并做累积量。

合成气在线远传温度计15是合成气的温度测量元件，用于实时测量经粗气预处理单元13净化处理后的合成气温度。

合成气在线远传压力表16是合成气的压力测量元件，用于实时测量经粗气预处理单元13净化处理后的合成气压力。

合成气在线分析仪17是合成气各组分比例的检测设备，用于实时监测合成气中各气体成分的比例。

凝结水储罐18，用于存放经粗气预处理单元13分离的凝结水。

煤焦油储罐20，用于存放经粗气预处理单元13离的煤焦油。

急冷水体积流量计19，用于实时检测由脱盐水注入系统8至急冷水系统11的脱盐水流量，并做累积量。

实施例2：根据燃烧反应掉的煤量，进一步得出被燃烧反应掉的原煤的体积，在根据消耗的煤量所生成的灰渣，得出原煤反应掉后留下的空腔。煤层中原煤燃烧后形成的空腔是煤炭地下气化生产过程控制的关键因素，通过形成的空腔大小判断地下气化反应设备的状态，从而对相关气化设备做出相应的调整。

煤炭地下气化的规划设计有相关的开采区计划，即以煤层中的原煤经过氧化剂的气化反应后消耗掉的原煤得出被反应掉的原煤的体积，通过这部分体积的大小可以判断地下气化反应区的延展范围，可以从地质角度为开采区提供数据支撑。

以上描述仅为本实用新型的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本实用新型中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，其特征是：包括氧气体积流量计(1)、压缩空气体积流量计(2)、氧气在线远传压力表(3)、氧气在线远传温度计(4)、压缩空气在线远传压力表(5)、压缩空气在线远传温度计(6)、注入井(7)、脱盐水注入系统(8)、脱盐水流量计(9)、煤炭地下气化炉(10)、急冷水系统(11)，产品井(12)、粗气预处理单元(13)、合成气体积流量计(14)、合成气在线远传温度计(15)、合成气在线远传压力表(16)、合成气组分在线分析仪(17)、凝结水储罐(18)、急冷水体积流量计(19)和煤焦油储罐(20)，所述注入井(7)上安装有所述氧气体积流量计(1)、所述压缩空气体积流量计(2)、所述氧气在线远传压力表(3)、所述氧气在线远传温度计(4)、所述压缩空气在线远传压力表(5)和压缩空气在线远传温度计(6)，所述注入井(7)的侧面连接有所述脱盐水注入系统(8)，所述脱盐水注入系统(8)上安装有所述脱盐水流量计(9)，所述注入井(7)的右下方连接有所述煤炭地下气化炉(10)，所述煤炭地下气化炉(10)的侧面连接有所述急冷水系统(11)，所述急冷水系统(11)与所述脱盐水注入系统(8)之间连接有所述急冷水体积流量计(19)，所述急冷水系统(11)的上方连接有所述产品井(12)，所述产品井(12)的上方连接有所述粗气预处理单元(13)，所述粗气预处理单元(13)的左侧依次连接有所述煤焦油储罐(20)和所述凝结水储罐(18)，所述粗气预处理单元(13)的上方依次连接有所述合成气组分在线分析仪(17)、所述合成气在线远传压力表(16)、所述合成气在线远传温度计(15)和所述合成气体积流量计(14)。

2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，其特征是：所述注入井(7)设有注入端口，所述产品井(12)设有输出端口。

3.根据权利要求1所述的煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，其特征是：所述粗气预处理单元(13)包括气液分离设备和固液分离设备。

4.根据权利要求1所述的煤炭地下气化工艺中的物料平衡检测系统，其特征是：所述凝结水储罐(18)的结构和所述煤焦油储罐(20)的结构均为卧式结构或立式结构中的一种，所述煤焦油储罐(20)上和所述凝结水储罐(18)上均安装有液位计。

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