一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法与流程

本发明涉及煤炭地下气化技术领域，并且更具体地，涉及一种用于确定煤炭地下气化状态的系统及方法。

背景技术：

煤炭地下气化过程发生于原位煤层中，受水文地质因素的影响，工艺过程的波动较大，而通过目前有效的监测手段，难以全面地掌握煤炭地下气化过程的工艺状态信息，无法有效的评估煤炭地下的气化状态，因此必须凭借一系列数据处理方法对已掌握的信息进行深入分析，以提高地下气化过程的稳定性和连续性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供一种用于确定煤炭地下气化状态的系统，包括：

基础信息终端，分为在线信息子终端和离线信息子终端，用于煤炭地下气化的基础信息的获取和统计，所述基础信息分为动态信息和静态信息；

数据分析终端，用于对所述基础信息进行二次分析，以获得气化反应区的状态信息；

数据库终端，用于存储煤炭地下气化知识库，所述知识库包括：煤炭地下气化的基础信息和所获取的气化反应区的状态信息；以及

推理机终端，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。

优选地，所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，

其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；

所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；

所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。

优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，

其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；

所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；

所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。

优选地，所述推理机终端采用正向或反向推理方法，基于知识库中气化反应区的状态信息，确定煤炭地下气化状态。

优选地，所述在线信息子终端通过无线网络和光纤与煤炭地下气化反应区的一个或多个自动化仪表连接以获取动态信息；所述离线信息子终端通过手动输入水文地质信息和气化炉结构信息作为静态信息。

优选地，将所述推理机终端确定的煤炭地下气化状态存储在数据库终端内，并且将所述煤炭地下气化状态反馈至在线信息子终端和一个或多个自动化仪表，以通过自动化仪表执行反馈控制命令。

根据本发明的另一方面，提供一种用于确定煤炭地下气化状态的方法，包括：

获取基础信息；

对基础信息进行二次分析，以获得煤层中气化反应区的状态信息；

根据气化反应区的状态信息确定煤炭地下气化状态；以及

将所述煤炭地下气化状态进行存储并反馈至自动化仪表，以执行反馈控制命令。

优选地，所述基础信息分为静态信息和动态信息；所述静态信息包括：煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息；所述动态信息包括进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，

其中所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；

所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径；

所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量。

优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，

其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；

所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；

所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。

本发明通过一系列数据处理方法对已掌握的煤炭地下气化过程中的信息进行深入分析，并将分析结果通过推理得出煤炭地下气化状态，并根据气化状态进行自动调整以达到更好的煤炭地下气化效果，提高了煤炭地下气化过程的稳定性和连续性。

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为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的系统结构图；以及

图2为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的方法流程图。

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为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的系统结构图。如图1所示，系统100包括基础信息终端101、数据分析终端102、数据库终端103以及推理机终端104。所述基础信息终端101用于获取和统计煤炭地下气化的基础信息，主要分为在线信息子终端1011以及离线信息子终端1012。其中所述在线信息子终端1011主要获取基础信息中的动态信息，且在线信息子终端1011通过无线网络和光纤与煤炭地下气化反应区的一个或多个自动化仪表连接以获取进气孔工艺参数和出气孔工艺参数，所述进气孔工艺参数和出气孔工艺参数均包括气化剂流量、氧气浓度、煤气组分和流量等信息；所述离线信息子终端1012主要通过手动输入水文地质信息和气化炉结构信息作为基础信息中的静态信息，所述水文地质信息包括气化炉区的含水层、顶底板岩性、断层以及煤层的厚度和走向；所述气化炉结构包括：炉型、气化通道长度和直径。基础信息终端101获取和统计好煤炭地下气化的基础信息后，通过交换机将基础信息发送至数据分析终端102以及数据库终端103。应当了解的是，这里的自动化仪表是指一系列可编程逻辑控制器PLC，可以进行动态信息采集，也可按照推理机终端104的结果进行反馈调节。

优选地，所述数据分析终端102主要用于对所述基础信息进行二次分析，以获得气化反应区的状态信息，并将该状态信息发送至数据库终端进行存储。其中，数据分析终端102主要进行的二次分析包括物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。优选地，数据分析终端102在进行二次分析时，以上三种方法均要使用，得出的全部数据结果都要发送给数据库终端103，以便推理机终端104根据数据库终端103的信息进行进一步推理。

优选地，所述数据库终端103用于存储煤炭地下气化知识库，知识库主要包括基础信息终端101获取的煤炭地下气化的基础信息和数据分析终端102所获取的气化反应区的状态信息。

优选地，推理机终端104主要基于知识库中气化反应区的状态信息，通过正向或反向推理方法，确定煤炭地下气化状态。应当了解的是，所述气化状态可以为一段时间内煤气组分、热值和产量的变化曲线，当上述参数稳定波动的情况下，说明该次煤炭地下气化过程是可行的，但所述气化状态不仅限于煤气组分、热值和产量，也可以为代表气化状态的其他参数。推理机终端104得到煤炭地下气化状态后，将煤炭地下气化状态存储至数据库终端103内，并且将所述煤炭地下气化状态反馈至在线信息子终端1011和煤炭地下气化反应区的自动化仪表，以通过自动化仪表执行反馈控制命令。

图2为根据本发明优选实施例的用于确定煤炭地下气化状态的方法流程图。如图2所示，方法200从步骤201开始。在步骤201中，首先进行基础信息的获取和统计，基础信息又包括静态信息和动态信息。通过手动输入煤炭地下气化炉区的水文地质信息和气化炉结构信息等离线信息；通过无线网络和光纤获取进气孔工艺参数和出气孔工艺参数等动态信息。当基础信息获取完毕后进行步骤202。

优选地，在步骤202中，对步骤201中获取的基础信息进行二次分析，并通过二次分析获得煤层中气化反应区的状态信息。优选地，所述二次分析包括：物料与能量平衡计算、数值模拟以及工艺参数关联分析，其中，所述物料与能量平衡计算的输出包括：煤气效率、煤层气化率、煤气产量以及气化剂消耗量；所述数值模拟的输出包括：氧化区、还原区和干馏干燥区的扩展速率及相对比例，以及浓度场、温度场和压力场的耦合特征；所述工艺参数关联分析的输出包括：任意两个或多个工艺参数之间的相对变化和关联特性。应当了解的是，上述三种二次分析方法在进行二次分析时为同时使用，得到的所有分析结果均为气化反应区的状态信息。

优选地，在步骤203中，根据步骤202中分析得出的气化反应区的状态信息，确定煤炭地下的气化状态。这里的气化状态，可以为一段时间内煤气组分、热值和产量的变化曲线，当上述参数稳定波动的情况下，说明该次煤炭地下气化过程是可行的，但所述气化状态不仅限于煤气组分、热值和产量，也可以为代表气化状态的其他参数。

优选地，在步骤204中，将步骤203得到的气化状态进行存储，并将所述气化状态反馈至自动化仪表，自动化仪表会根据气化状态执行反馈控制命令以自行调节相应参数，使煤炭地下气化达到更好的效果。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。