煤炭地下气化监测系统的制作方法

本实用新型涉及煤气化技术领域，具体而言，涉及一种煤炭地下气化监测系统。

背景技术：

煤炭地下气化技术是一种将埋藏在地下的煤炭进行燃烧，并通过煤的热作用及化学作用，产生可燃气体的过程。煤炭地下气化将传统的物理采煤变为化学采煤，代替了传统的建井、采煤、地面气化过程，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点。为了保证气化反应的正常进行，需要正确检测进入进气孔的气化剂和经出气孔流出的煤气的温度、压力等工艺参数，并需要不断调节气化剂和煤气的流量大小等参数。

目前，气化炉设计完成后，首先施工各个进气孔和出气孔，然后配置各个进气孔、出气孔的管道，并在每条管道上均安装各个进气孔、出气孔的测控设备。地下气化炉的生命周期为4年左右，随着气化工艺的进行，气化炉是不断移动的，气化炉的出气孔和进气孔是不断变化的，当气化反应进行不到某些进气孔和出气孔时，在其上配置完成的管道和测控设备是没有任何价值的，这就造成了极大的资源浪费。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种煤炭地下气化监测系统，旨在解决目前管道和测控设备的无效占用导致的资源浪费的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种煤炭地下气化监测系统。该系统包括：第一测控装置和第二测控装置；其中，第一测控装置设置于气化剂储罐与进气孔之间，并分别与气化剂储罐和进气孔可拆卸地相连通；和/或第二测控装置设置于出气孔与煤气储罐之间，并分别与出气孔和煤气储罐可拆卸地相连通；第一测控装置和第二测控装置均用于输送气体，并测量和控制气体的流量。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，第一测控装置和第二测控装置均包括：压力检测器、流量检测器、调节阀和温度检测器；其中，气化剂储罐通过第一管道与进气孔相连通，压力检测器、流量检测器、调节阀和温度检测器沿进气方向依次连接于第一管道；和/或出气孔通过第二管道与煤气储罐相连通，压力检测器、流量检测器、调节阀和温度检测器沿出气方向依次连接于第二管道。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，气化剂储罐还通过第三管道与进气孔相连通，并且，第三管道设置有第一阀门；和/或进气孔还通过第四管道与煤气储罐相连通，并且，第四管道设置有第二阀门。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，还包括：控制装置，分别与流量检测器和调节阀电连接，流量检测器用于获取气体的流量，控制装置用于接收流量并根据流量控制调节阀的开启、关闭以及开启程度。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，控制装置还分别与压力检测器和温度检测器电连接，压力检测器用于获取气体的压力，温度检测器用于获取气体温度，控制装置还用于接收压力和温度。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，气化剂储罐与至少一个进气孔之间设置有第一测控装置。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，煤气储罐与至少一个出气孔之间设置有第二测控装置。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，还包括：第三阀门和第四阀门；其中，第三阀门和第四阀门分别与第一管道的两端可拆卸地相连通；第三阀门与气化剂储罐相连通，第四阀门与进气孔相连通。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，第一管道的第一端与设置于第一管道的流量检测器之间的距离为A，A的取值范围为：在第一管道的第一端与气化剂储罐相连通时，A= L₁；在第一管道的第一端通过第三阀门与气化剂储罐相连通时，A≥2L₁。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，还包括：第五阀门和第六阀门；其中，第五阀门和第六阀门分别与第二管道的两端可拆卸地相连通；第五阀门与出气孔相连通，第六阀门与煤气储罐相连通。

进一步地，上述煤炭地下气化监测系统中，设置于第二管道的流量检测器与调节阀之间的距离为B，B的取值范围为：在第二管道的第一端与出气孔相连通时，B= L₂；在第二管道的第一端通过第五阀门与出气孔相连通时，B≥2L₂。

本实用新型中，第一测控装置与气化剂储罐和进气孔均为可拆卸地相连通，和/或第二测控装置与出气孔和煤气储罐均为可拆卸地相连通，当气化炉由当前进气孔推进到其他进气孔，和/或由当前出气孔推进到其他出气孔时，只需要将原来的第一测控装置和/或第二测控装置拆下，并安装至下一位置即可，不工作炉孔的测控装置根本不需要安装及采购，减少了管道和测控装置的无效占用，从而降低了煤炭地下气化工程的测控费用的投入。此外，当第一测控装置和/或第二测控装置出现故障时，只需将第一测控装置和/或第二测控装置拆下，更换上备用的第一测控装置和/或第二测控装置即可，方便快捷，保证了煤炭地下气化工艺的正常进行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的煤炭地下气化监测系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的煤炭地下气化监测系统的又一结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。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。

参见图1，图中示出了本实施例提供的煤炭地下气化监测系统的优选结构。如图所示，该系统包括：第一测控装置1和第二测控装置2。

其中，第一测控装置1设置于气化剂储罐3与进气孔4之间，并且，气化剂储罐3和进气孔4均与第一测控装置1可拆卸地相连通，例如螺纹连接或法兰连接；和/或，第二测控装置2设置于出气孔5与煤气储罐6之间，并且，出气孔5和煤气储罐6均与第二测控装置2可拆卸地相连通，例如螺纹连接或法兰连接。第一测控装置1可以将气化剂储罐3中的气化剂输送至进气孔4内，并测量和控制气化剂的流量，第二测控装置2可以将出气孔5中的煤气输送至煤气储罐6，并测量和控制煤气的流量。

煤炭地下气化采煤的体积越大，其经济效益越明显，所以一个气化炉通常会有多个进气孔4和多个出气孔5。假设一个气化炉有n₁个进气孔4，但是同时运行的有n₂个进气孔4，如果采用本实施例提供的监测系统，一般情况下有（1+n₂）套第一测控装置1即能维持进气工艺的正常运行；省去了（n₁-1-n₂）套的第一测控装置1的施工、安装、维修、校验等费用。出气孔5的情况也类似。

本实施例中，第一测控装置1与气化剂储罐3和进气孔4均为可拆卸地相连通，和/或第二测控装置2与出气孔5和煤气储罐6均为可拆卸地相连通，当气化炉由当前进气孔4推进到其他进气孔4，和/或由当前出气孔5推进到其他出气孔5时，只需要将原来的第一测控装置1和/或第二测控装置2拆下，并安装至下一位置即可，不工作炉孔的测控装置根本不需要安装及采购，减少了管道和测控装置的无效占用，从而降低了煤炭地下气化工程的测控费用的投入。此外，当第一测控装置1和/或第二测控装置2出现故障时，只需将第一测控装置1和/或第二测控装置2拆下，更换上备用的第一测控装置1和/或第二测控装置2即可，方便快捷，保证了煤炭地下气化工艺的正常进行。

上述实施例中，第一测控装置1和第二测控装置2均可以包括：压力检测器11、流量检测器12、调节阀13和温度检测器14。其中，气化剂储罐3可以通过第一管道15与进气孔4相连通，压力检测器11、流量检测器12、调节阀13和温度检测器14沿进气方向依次连接于第一管道15；和/或出气孔5可以通过第二管道16与煤气储罐6相连通，压力检测器11、流量检测器12、调节阀13和温度检测器14沿出气方向依次连接于第二管道16。即保证从气化剂储罐3输出的气化剂首先经过流量检测器12或从出气孔5输出的煤气首先经过流量检测器12，进而使流量检测器12对气体流量检测的更加准确。

上述实施例中，气化剂储罐3还可以通过第三管道7与进气孔4相连通，并且，第三管道7上可以设置有第一阀门8，当第一管道15或者第一管道15上的器件发生故障而不能输送气化剂时，还可以通过第三管道7输送气化剂，进而可以保证煤炭地下气化工艺的正常运行；和/或进气孔4还可以通过第四管道9与煤气储罐6相连通，并且，第四管道9上可以设置有第二阀门10，当第二管道16或者第二管道16上的器件发生故障而不能输送煤气时，还可以通过第四管道9输送煤气，进而可以保证煤炭地下气化工艺的正常运行。

上述实施例中，还可以包括：控制装置17。控制装置17可以分别与第一管道15上的流量检测器12和调节阀13电连接，以及分别与第二管道16上的流量检测器12和调节阀13电连接，第一管道15上的流量检测器12可以获取气化剂的流量，第二管道16上的流量检测器12可以获取煤气的流量，控制装置17可以接收气化剂的流量并根据该流量控制第一管道15上的调节阀13的开启、关闭以及开启程度，同时，控制装置17也可以接收煤气的流量并根据该流量控制第二管道16上的调节阀13的开启、关闭以及开启程度，以实现对气化剂流量和煤气流量的自动调节。

上述实施例中，控制装置17还可以分别与第一管道15上的压力检测器11和温度检测器14电连接，以及分别与第二管道16上的压力检测器11和温度检测器14电连接，第一管道15上的压力检测器11和温度检测器14可以分别获取气化剂的压力和温度，第二管道16上的压力检测器11和温度检测器14可以分别获取煤气的压力和温度，控制装置17可以接收气化剂的压力和温度以及煤气的压力和温度，以实现对气化剂的各参数以及煤气的各参数的实时监控，进而使第一测控装置1或第二测控装置2在更换或维修时可以尽快达到最佳工艺状态。

上述各实施例中，进气孔4和出气孔5均可以为多个，各进气孔4可以共用一个气化剂储罐3，各出气孔5可以共用一个煤气储罐6。气化剂储罐3与至少一个进气孔4之间设置有第一测控装置1，煤气储罐6与至少一个出气孔5之间设置有第二测控装置2。随着气化工艺的不断进行，与气化剂储罐3相连通的进气孔4以及与煤气储罐6相连通的出气孔5是不断变化的，此时，只需将第一测控装置1和/或第二测控装置2拆下，并安装至下一位置的进气孔4和出气孔5即可。

上述实施例中，还可以包括：第三阀门18和第四阀门19。其中，第三阀门18和第四阀门19可以分别与第一管道15的两端可拆卸地相连通，例如螺纹连接或法兰连接。第三阀门18可以与气化剂储罐3相连通，第四阀门19可以与进气孔4相连通，通过第三阀门18和第四阀门19可以控制气化剂的输送。此外，当第一管道15出现故障时，可以通过关闭第三阀门18和第四阀门19来防止气化剂的泄漏。具体实施时，第一管道15的两端可以设置有第一法兰22和第二法兰23，通过第三阀门18与第一法兰22，以及第四阀门19与第二法兰23，即可实现第三阀门18、第四阀门19与第一管道15的可拆卸连接。

当气化剂储罐3通过第三阀门18与第一管道15的第一端（图1所示的左端）相连通时，第三阀门18会对气化剂有一定的节流作用，为了使设置于第一管道15上的流量检测器12所检测到的气化剂流量更加准确，需要增加第一管道15的第一端与该管道上的流量检测器12的进气口之间的距离。具体实施时，第一管道15的第一端与设置于该管道上的流量检测器12的进气口之间的距离为A，A的取值范围为：在第一管道15的第一端直接与气化剂储罐3相连通时，A=L₁；在第一管道15的第一端通过第三阀门18与气化剂储罐3相连通时，A≥2L₁。

上述实施例中，还可以包括：第五阀门20和第六阀门21。其中，第五阀门20和第六阀门21可以分别与第二管道16的两端可拆卸地相连通，例如螺纹连接或法兰连接。第五阀门20可以与出气孔5相连通，第六阀门21可以与煤气储罐6相连通，通过第五阀门20和第六阀门21可以控制煤气的输送。此外，当第二管道16出现故障时，可以通过关闭第五阀门20和第六阀门21来防止煤气的泄漏。具体实施时，第二管道16的两端可以设置有第三法兰24和第四法兰25，通过第五阀门20与第三法兰24，以及第六阀门21与第四法兰25，即可实现第五阀门20、第六阀门21与第二管道16的可拆卸连接。

当出气孔5通过第五阀门20与第二管道16的第一端（图1所示的左端）相连通时，第五阀门20会对煤气有一定的节流作用，为了使设置于第二管道16上的流量检测器12所检测到的煤气流量更加准确，需要增加第二管道16上的流量检测器12的出气口与该管道上的调节阀13之间的距离。具体实施时，设置于第二管道16上的流量检测器12的出气口与该管道上的调节阀13之间的距离为B，B的取值范围为：在第二管道16的第一端直接与出气孔5相连通时，B=L₂；在第二管道16的第一端通过第五阀门20与出气孔5相连通时，B≥2L₂。

下面将以第一测控装置1的正常运行和异常处理方式为例，介绍该系统的工作过程：

煤炭地下气化工艺正常运行时，如果需要进气孔4进气，则第一阀门8处于关闭状态。气化剂由气化剂储罐3输出，经过第一管道15上的第三阀门18、压力检测器11、流量检测器12、调节阀13、温度检测器14、第四阀门19以及第一管道15进入进气孔4，进而与进气孔4连通的煤层发生反应，生成的煤气由出气孔5输出，经过第二管道16上的第五阀门20、压力检测器11、流量检测器12、调节阀13、温度检测器14、第六阀门21以及第二管道16进入煤气储罐6，此时，第二阀门10也处于关闭状态。

当进气孔4需要进气，但控制装置17却显示第一管道15上的流量检测器12显示异常或该管道上的调节阀13执行异常时，有两种处理方式，具体方式可以根据工艺的时间要求来选择。

第一种方式：

首先，打开第一阀门8，使气化剂通过第一阀门8所在的第三管道7进入进气孔4，临时保证气化炉的运行。

其次，关死第三阀门18和第四阀门19，对显示异常的流量检测器12或调节阀13进行维修和调试。

第二种方式：

首先，打开第一阀门8，使气化剂通过第一阀门8所在的第三管道7进入进气孔4，临时保证气化炉的运行。

其次，关死第三阀门18和第四阀门19，将第三阀门18与第一法兰22之间的螺栓以及第四阀门19与第二法兰23之间的螺栓解开，将第一法兰22与第二法兰23之间的第一管道15及设置于第一管道15上的第一测控装置1拆下，然后更换上备用的第一测控装置1，或者，更换上气化剂储罐3与其他进气孔4之间的第一测控装置1，这个过程中，需要注意不要将气化剂的流经方向搞反。

再次，按照控制装置17内记录的原有调节阀13的开度来设定刚更换的调节阀13的开度，然后，缓慢打开第三阀门18和第四阀门19，同时，关闭第一阀门8，使刚更换的流量检测器12在控制装置17内的示值与原有的流量检测器12的示值基本接近，此时可将系统投入自动运行。

最后，将拆下的第一测控装置1进行维修调试。

另外地，如图2所示，如果气化炉没有推进其他进气孔4，则气化剂储罐3与其他进气孔4之间只有关死的第三阀门18和第四阀门19，以及第三管道7及其上的第一阀门8。随着煤炭地下气化工艺的不断进行，当控制装置17所接收的压力检测器11和流量检测器12的示值逐渐变小时，表明气化炉的进气孔4的火区逐渐前移，如图2所示的箭头方向，假设从位于上方的当前进气孔4推进到位于下方的其他进气孔4，此时在第三阀门18和第四阀门19之间安装上第一法兰22、第二法兰23、位于第一法兰22和第二法兰23之间的第一测控装置1及第一管道15，然后打开第三阀门18和第四阀门19，按照设定的工艺参数调节运行。需要说明的是，第一法兰22、第二法兰23、位于第一法兰22和第二法兰23之间的第一测控装置1以及第一管道15可以作为一个整体进行拆卸与安装。

出气方向的第二测控装置2的正常运行和异常处理方式与进气方向的第一测控装置1的正常运行和异常处理方式相同，此处不再赘述。

综上，本实施例中，第一测控装置与气化剂储罐和进气孔均为可拆卸地相连通，和/或第二测控装置与出气孔和煤气储罐均为可拆卸地相连通，当气化炉由当前进气孔推进到其他进气孔，和/或由当前出气孔推进到其他出气孔时，只需要将原来的第一测控装置和/或第二测控装置拆下，并安装至下一位置即可，不工作炉孔的测控装置根本不需要安装及采购，减少了管道和测控装置的无效占用，从而降低了煤炭地下气化工程的测控费用的投入。此外，当第一测控装置和/或第二测控装置出现故障时，只需将第一测控装置和/或第二测控装置拆下，更换上备用的第一测控装置和/或第二测控装置即可，方便快捷，保证了煤炭地下气化工艺的正常进行。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。