深層煤高壓地下氣化實(shí)驗(yàn)裝置

1.概述

該裝置通過(guò)模擬深部煤層高壓氣化過(guò)程，測(cè)定不同氣化劑熱解和氣化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)

（1）三維圓柱高壓地下氣化爐體：用于放置模型本體（煤樣），形成密封系統(tǒng)，并承受一定的流動(dòng)壓力，是地下煤氣化的核心部分。

（2）本體模型制備單元

特種模型制備機(jī)：可以制備的模型尺寸：300×300×400mm；

（3）模擬井、點(diǎn)火器及鉆孔部分

細(xì)長(zhǎng)孔鉆機(jī)：穩(wěn)定性高，鉆頭擺動(dòng)小，體積小，操作簡(jiǎn)單。包括兩種

鉆頭，水平井鉆頭和熱電偶鉆頭。

（4）氣化劑注入系統(tǒng)

（5）反應(yīng)物流出系統(tǒng)

具有分離、計(jì)量、冷卻、過(guò)濾、取樣等功能。

緩沖罐容器：1500ml；緩沖罐壓力：0-10MPa。

（6）測(cè)控系統(tǒng)

包括空氣注入采用質(zhì)量流量控制器；

產(chǎn)出煤氣計(jì)量采用干式流量計(jì)；

S型鉑銠熱電偶，17只5點(diǎn)熱電偶，有效測(cè)量長(zhǎng)度0.4 米，測(cè)量溫度達(dá)1300℃；

壓力傳感器，4只，壓力10MPa。

（7）數(shù)據(jù)采集控制與處理軟件

包括將測(cè)控信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，實(shí)時(shí)顯示成曲線過(guò)表格。溫度場(chǎng)可以通過(guò)

三維可視化軟件顯示。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)格式保存。上位機(jī)采用工控組

態(tài)軟件，下位機(jī)采用西門(mén)子PLC系統(tǒng)。

（8）模型后處理系統(tǒng)

燃燒后的模型要求保存完整，爐膛可以拆卸，拆卸出來(lái)的模型用模型剖切機(jī)進(jìn)行一次或多次剖切，配以測(cè)量形狀和照相，描述燃燒后洞穴的幾何形狀。

剖切機(jī)zui大剖切尺寸：300×300×400mm；

（9）輔助系統(tǒng)：

包括工作臺(tái)、支架；起重和吊裝工裝等。

3.安裝與調(diào)試

（1）設(shè)備安裝

HPUCG-TS370型深層煤高壓地下氣化實(shí)驗(yàn)裝置主要由氣化爐體、特種模型制備、點(diǎn)火、緩沖罐、焦油采集系統(tǒng)、輔助部分以及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等組成。按工藝要求分別配備上述設(shè)備各一套。除此之外還配備高壓液體泵一套、流量傳感器2套、壓力傳感器4只、熱電偶50只、各閥門(mén)管道若干。出廠前按工藝組裝設(shè)備。

（2）設(shè)備調(diào)試

①系統(tǒng)密封性調(diào)試

對(duì)氣化爐體、緩沖罐、點(diǎn)火、焦油采集系統(tǒng)，進(jìn)行密封性調(diào)試。

②流量計(jì)調(diào)試

確保流量計(jì)的精度，能正常穩(wěn)定運(yùn)行。

③壓力溫度傳感器調(diào)試

保證壓力、溫度各個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)穩(wěn)定準(zhǔn)確。

4.使用與操作方法

（1）用特種模型制備機(jī)將大塊煤切成300×300×400mm大小；

（2）在切好的煤快上開(kāi)熱電偶孔，科學(xué)布置熱電偶；

（3）將煤塊裝入爐體中，并用石灰漿填滿爐膛；

（4）爐體密封及管路連接，并檢查氣密性；

（5）連接壓力、溫度、流量等儀表，保持正常運(yùn)行；

（6）電腦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正常運(yùn)作；

（7）點(diǎn)火，并打開(kāi)爐體隔熱循環(huán)水閥門(mén)；

（8）均勻間隔對(duì)煤氣、焦油采樣分析；

（9）根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行情況；

（10）當(dāng)不再產(chǎn)生煤氣時(shí)，停止實(shí)驗(yàn)。

（11）爐內(nèi)溫度降到常溫時(shí)，打開(kāi)爐體對(duì)爐體內(nèi)的煤塊剖切、照相、分析。

5.保養(yǎng)與維修

正確的保養(yǎng)與維修能更好地發(fā)揮設(shè)備的性能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，所以必須定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

（1）每次做完實(shí)驗(yàn)都要及時(shí)處理爐體內(nèi)的煤渣及石灰，保持爐內(nèi)干燥。氣化爐的支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部件的軸承定期檢查，增加或更換潤(rùn)滑油，防止缺油引起傳動(dòng)部件硬接造成轉(zhuǎn)軸損壞。

（2）緩沖罐、焦油洗滌罐和混合器要定期清洗或更換內(nèi)部填充物。如若大zui累積灰塵、焦油等，會(huì)造成通風(fēng)量降低，系統(tǒng)內(nèi)部氣壓上升，影響氣化爐的正常工作。也會(huì)造成生產(chǎn)的氣體純凈度降低。

（3）各閥門(mén)要經(jīng)常檢查，在用完前必須加油，潤(rùn)滑油為5#, 7#機(jī)械油，如缺油會(huì)造成漏氣或損壞等故障。

（4）設(shè)備經(jīng)常使用時(shí)，每次啟動(dòng)前應(yīng)檢查系統(tǒng)是否漏氣，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期檢修周期為每周一次，如出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的情況，應(yīng)每次啟動(dòng)前都檢修。

6.注意事項(xiàng)

（1）安全保護(hù)裝置及注意事項(xiàng)

①?lài)?yán)格遵照?qǐng)?zhí)行國(guó)家及化工行業(yè)相關(guān)安全規(guī)程。工作環(huán)境下，應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真對(duì)待，以避免人身傷害或設(shè)備損壞。

②裝置通電使用前請(qǐng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，參照說(shuō)明書(shū)對(duì)裝置進(jìn)行操作、檢查和測(cè)試。

③在操作中不應(yīng)接觸電路，可能會(huì)有致命的電壓、電流。

④在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中不得拆卸裝置部件，應(yīng)避免觸及電路或者中毒。

⑤氣化爐工作時(shí)是高溫、高壓運(yùn)作，為避免操作受傷，應(yīng)在外貼高溫高壓危險(xiǎn)請(qǐng)勿觸摸的標(biāo)識(shí)。

⑥在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)檢查系統(tǒng)是否有漏氣的，避免煤氣中毒。

⑦每次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前都要檢查流量計(jì)、壓力傳感器、溫度傳感器、壓力表、溫度表是否正常，若有損壞及時(shí)維修或換新的儀表。

（2）出現(xiàn)故障或事故時(shí)的處理程序和方法

①如發(fā)現(xiàn)有煤氣泄漏，應(yīng)停止空氣或氧氣的供給，通風(fēng)，檢查泄露點(diǎn)整修。

②如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，應(yīng)停止空氣或氧氣的供給，對(duì)照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行檢查。