煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法及煤炭地下氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤炭開(kāi)采領(lǐng)域，特別涉及一種煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法及 煤炭地下氣化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤炭地下氣化作為一種正在興起的煤氣化技術(shù)，由于其所具有的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性 和高效性受到廣泛的關(guān)注。但是，煤炭地下氣化過(guò)程中的可控性較差、煤層中水的影響較大 等多種干擾因素，直接導(dǎo)致了地下氣化過(guò)程的可控性較差，產(chǎn)氣組分、熱值、流量等不穩(wěn)定 等問(wèn)題。
[0003] 由于地下煤層頂板一般與含水層相接，在水壓作用下，煤層水頭會(huì)隨氣化爐內(nèi)空 間氣壓變化而變化。當(dāng)?shù)叵職饣癄t內(nèi)的氣壓減小時(shí)水頭高度升高，當(dāng)氣壓增加時(shí)水頭高度 會(huì)降低，從而影響氣化爐匯水量變化。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)地下氣化過(guò)程中煤層匯水的處理方式比較單一，常用的方法是使用 抽水泵直接從鉆井內(nèi)抽取頂板含水層的水或者燃空區(qū)的水。但是這種方式可控性較差，并 且由于受地下氣化爐的連續(xù)擴(kuò)展、地下氣化爐內(nèi)積水點(diǎn)變化、含水層滲水速度不同等影響， 使得在氣化爐氣化過(guò)程中不能夠穩(wěn)定有效的控制煤層匯水量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種煤炭地下氣化中匯水量控制方法及煤炭地下氣化方法，使得在 地下氣化爐氣化過(guò)程中能夠穩(wěn)定有效的控制煤層匯水量。
[0006] 煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法的技術(shù)方案如下：
[0007] -種煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1 :監(jiān)測(cè)氣化過(guò)程中的實(shí)際匯水量及地下氣化爐內(nèi)的氣壓，并將實(shí)際匯水量 與氣化工藝需水量進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)叵職饣癄t內(nèi)的氣壓大于設(shè)定的地下氣化爐最小氣壓值， 且實(shí)際匯水量與氣化工藝需水量之間的差值超過(guò)允許的誤差范圍時(shí)，調(diào)整地下氣化爐內(nèi)的 氣壓以改變實(shí)際匯水量使實(shí)際匯水量與氣化工藝需水量之間的差值保持在允許的誤差范 圍內(nèi)；
[0009] 步驟2 :當(dāng)氣化區(qū)域的燃煤量達(dá)到該區(qū)域煤層儲(chǔ)量的一定比例之后，按照設(shè)定的 位置距離向后移動(dòng)注氣管從而改變氣化面的位置以進(jìn)行下一段煤層的氣化，并同時(shí)重復(fù)步 驟1直至該氣化區(qū)域的氣化結(jié)束。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟1之前還包括如下步驟：
[0011] 設(shè)定氣化工藝需水量，設(shè)定頂板含水層的水壓值，設(shè)定地下氣化爐最小氣壓值，設(shè) 定地下氣化爐的開(kāi)始?xì)鈮褐怠?br>[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，地下氣化爐的開(kāi)始?xì)鈮褐档脑O(shè)定，需要使地下氣化爐 注氣口處初始匯水量與氣化工藝需水量之間的差值保持在允許的誤差范圍內(nèi)。
[0013] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟1中還包括：當(dāng)?shù)叵職饣癄t內(nèi)的氣壓降低至設(shè)定 的地下氣化爐最小氣壓值時(shí)，維持地下氣化爐內(nèi)的氣壓不變，通過(guò)進(jìn)氣通道對(duì)氣化面注水。
[0014] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，地下氣化爐內(nèi)的氣壓P與進(jìn)氣通道的入煤點(diǎn)到氣化面 的距離上每米每小時(shí)匯水量K的關(guān)系為：P*K=C，其中，在相同的地質(zhì)水文條件下，C為常 量，C根據(jù)地質(zhì)水文資料獲知。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟2中，實(shí)際匯水量Q=L*K，其中，k為每米每小時(shí) 匯水量，L為入煤點(diǎn)到氣化面的距離。
[0016] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟4中，注水量等于氣化工藝需水量減去頂板含水 層的匯水量。
[0017] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，實(shí)際匯水量與氣化工藝需水量的允許的誤差范圍為 ± 10%。
[0018] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟1中，通過(guò)在出氣通道的末端設(shè)置調(diào)壓閥或者通 過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣通道的氣化劑氣壓來(lái)調(diào)整地下氣化爐內(nèi)的氣壓。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，地下氣化爐注氣口處初始匯水量與氣化工藝需水量之 間的差值為±10%。
[0020] 煤炭地下氣化方法的技術(shù)方案如下：
[0021] 一種煤炭地下氣化方法，利用地下氣化爐對(duì)煤層進(jìn)行氣化，所述地下氣化爐包括 進(jìn)氣通道及出氣通道，進(jìn)氣通道進(jìn)入煤層的相交處稱為入煤點(diǎn)，所述煤炭地下氣化方法包 括如下步驟：
[0022] 步驟1 :設(shè)定氣化工藝需水量，設(shè)定頂板含水層的水壓值，設(shè)定地下氣化爐最小氣 壓值，設(shè)定地下氣化爐的開(kāi)始?xì)鈮褐?；向地下氣化爐內(nèi)通入氣化劑，并點(diǎn)火開(kāi)始?xì)饣?br>[0023] 步驟2 :監(jiān)測(cè)實(shí)際匯水量及地下氣化爐內(nèi)的氣壓，并將實(shí)際匯水量與氣化工藝需 水量進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)叵職饣癄t內(nèi)的氣壓大于設(shè)定的地下氣化爐最小氣壓值，且實(shí)際匯水量 與氣化工藝需水量之間的差值超過(guò)允許的誤差范圍時(shí)，調(diào)整地下氣化爐內(nèi)的氣壓以改變實(shí) 際匯水量使實(shí)際匯水量與氣化工藝需水量之間的差值保持在允許的誤差范圍內(nèi)，并進(jìn)行下 述步驟3 ;當(dāng)?shù)叵職饣癄t內(nèi)的氣壓降低至設(shè)定的地下氣化爐最小氣壓值時(shí)，進(jìn)行下述步驟 4 ；
[0024] 步驟3 :當(dāng)氣化區(qū)域的燃煤量達(dá)到該區(qū)域煤層儲(chǔ)量的一定比例之后，按照設(shè)定的 位置距離向后移動(dòng)注氣管從而改變氣化面的位置以進(jìn)行下一段煤層的氣化，并同時(shí)重復(fù)步 驟2直至該氣化區(qū)域的氣化結(jié)束；
[0025] 步驟4 :維持地下氣化爐內(nèi)的氣壓不變，通過(guò)進(jìn)氣通道對(duì)氣化面注水；
[0026] 步驟5 :氣化至入煤點(diǎn)時(shí)，該氣化爐氣化完成，進(jìn)行閉爐。
[0027] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：
[0028] 本發(fā)明煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法及煤炭地下氣化方法，在氣化過(guò)程 中通過(guò)調(diào)節(jié)地下氣化爐內(nèi)的氣壓以及進(jìn)氣通道注水的方法維持地下氣化爐氣化面實(shí)際匯 水量保持穩(wěn)定，利于氣化工藝的穩(wěn)定進(jìn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 圖1為本發(fā)明煤炭地下氣化方法中地下氣化爐的剖視圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明煤炭地下氣化方法中地下氣化爐注氣管后撤時(shí)的剖視圖。
[0031] 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的煤炭地下氣化方法的流程圖。 圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的煤炭地下氣化方法的流程圖。
[0032] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0033]煤層 10
[0034]頂板 20
[0035] 頂板隔水層 21
[0036] 頂板含水層 22
[0037] 上含水系統(tǒng) 23
[0038]底板 30
[0039] 進(jìn)氣通道 0
[0040] 出氣通道 50 具體實(shí)施例
[0041] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0042] 關(guān)于實(shí)施例
[0043] 本發(fā)明煤炭地下氣化過(guò)程中匯水量控制方法及煤炭地下氣化方法的較佳實(shí)施例 基于如圖1所示的地下氣化爐，該地下氣化爐包括煤層10、位于煤層10上方的頂板20、位 于煤層10下方的底板30、自地面穿過(guò)頂板20后進(jìn)入煤層10的進(jìn)氣通道40及自地面穿過(guò) 頂板20后進(jìn)入煤層10的出氣通道50。
[0044] 煤層10內(nèi)鄰近燃空區(qū)的煤面形成不斷進(jìn)行煤炭氣化的氣化面。進(jìn)氣通道40進(jìn)入 煤層10的相交處稱為入煤點(diǎn)。
[0045] 頂板20包括自下而上依次層疊的頂板隔水層21、頂板含水層22以及上含水系統(tǒng) 23。頂板隔水層21與煤層10接觸，上含水系統(tǒng)23與底面接觸，頂板含水層22位于頂板隔 水層21和上含水系統(tǒng)23之間。
[0046] 進(jìn)氣通道40內(nèi)設(shè)有一可自由行進(jìn)的注氣管（圖未示），以便于通過(guò)注氣管將氣化 劑輸送至燃燒工作面。進(jìn)氣通道40包括貫穿頂板20及煤層10的弧形段及與弧形段連接 的水平段，水平段沿著煤層10和底板30之間延伸至與煤層10的燃燒區(qū)相通。進(jìn)氣通道40 的水平段位于底板30上方0-0. 5米處，具體可根據(jù)底板30的地質(zhì)性質(zhì)決定，若底板30為 泥巖，進(jìn)氣通道40的水平段最優(yōu)位置位于底板30上0. 5米處，若底板30為硬質(zhì)巖層，進(jìn)氣 通道40的水平段可位于煤層10的底部。
[0047] 出氣通道50用于將氣化后產(chǎn)生的煤氣輸送至地面。出氣通道50為垂直鉆孔、定 向鉆孔或傾斜鉆孔。出氣通道50位于煤層10中的底端與進(jìn)氣通道40的水平段位的末端 相交，