煤炭地下气化模型试验研究现状与发展

为探索模型试验在煤炭地下气化研究中的作用,阐述了煤炭地下气化模型试验气化炉的结构特征、燃空区扩展规律及气化工艺.研究结果表明,模型气化炉虽不能完全模拟地下煤层赋存条件,但可在煤层和岩层中设置温度、压力、组分和应力等测点,获得现场难以测得的温度场、压力场、浓度场和应力场等物理场;可对不同赋存条件下煤层的燃空区扩展形状及规律展开直观研究;气化工艺模型试验不仅可获得与现场试验相同的工艺参数,也可开展煤炭地下气化过程中污染物析出与迁移规律的研究,并用于现场生产.最后,提出了模型试验的发展方向.     

大城勘查区煤炭地下气化地质条件评价

在煤炭地下气化的开发中,针对整个煤田某一煤层具体位置的选择非常重要。通过对大城勘查区地质数据的评估,来判断该区煤层地下气化开采的地质可行性。主要从地质条件、煤层赋存情况、煤质情况、水文情况4个方面考虑。地质条件主要与实施气化采煤是否有风险相关;煤层赋存情况与炉区布置及炉型相关;煤质与气化工艺相关;水文情况与气化过程对环境的影响相关。通过研究各相关因素对煤炭地下气化各环节的影响程度,对气化作用进行评价,确定各相关因素对煤炭地下气化可行性的权重,最终得出评价依据,对大城勘查区煤层地下气化开采的地质条件的可行性进行量化评价,其结果作为该区地下气化的基础依据。     

宁夏深部煤层地下气化地质条件适应性分析

从煤层赋存的构造条件、煤的发热量、水文地质条件、煤层厚度及其稳定性等方面,对宁夏陶乐地区、盐池地区、草庙地区的深部煤层地下气化可行性进行了分析,认为:陶乐北段约50km2的范围内,煤层连续性好、构造简单,煤层属中高热值煤,类种为气煤,有利于深部煤层地下气化的进行,但由于工作程度较低,未对水文地质条件、工程地质条件等进行分析,其深部煤层地下气化可行性尚待进一步研究.     

煤炭地下气化影响因素及评价方法研究进展

煤炭地下气化是保障我国能源安全和煤炭清洁利用的重要潜在方向之一。分析国内外相关成果,对煤炭地下气化原理、影响因素及评价方法进行述评。适宜于地下气化的煤层需要满足的地质条件：厚度大于2 m,倾角小于70°,阻水隔热的顶底板;避开地质构造和水文地质条件复杂的区域。地下气化煤气组分受煤阶、煤质和煤层含水性等地质因素以及气化压力、温度和气化剂类型等工艺因素共同影响。空气气化条件下,随着煤化程度增强,煤气组分中CO含量升高,H₂含量降低,CH₄含量先升高后降低。煤气热值及煤气中CH₄含量随着固定碳含量增加呈现先降低后升高的趋势,随着灰分产率增加呈现先升高后降低的趋势。煤气中CO₂含量与固定碳含量、灰分产率均表现出负相关关系。气化温度和气化剂类型既影响着产气效率、煤气质量及污染物种类与含量,又可使围岩破裂、污染地下水,乃至破坏生物圈、大气圈、水圈和岩石圈生态系统的稳定。     

贫瘦煤地下气化模型试验研究

为探索煤炭地下气化技术对贫瘦煤的适用性,在地下煤层模型试验平台上研究了贫瘦煤层的气化特性。结果表明:贫瘦煤层在空气气化下的煤气热值能达到3 404 MJ/m3,优于地下褐煤空气气化所生成煤气的热值;贫瘦煤层在富氧水蒸气气化下,煤气的有效组分和热值随气化剂中氧浓度的增加而增加,氧气体积分数在40%~50%时产生的煤气比较适合用于燃气发电;污染物分析说明煤气冷凝水中部分污染物含量超标。通过对燃空区三维形状及模拟煤层顶板的分析,发现燃空区沿气化通道稳步推进,横向扩展宽度自点火点处的0.86 m缩小至终点的0.43 m;模拟煤层的表土下沉量约占总厚度的6.5%,下沉面积约占煤层总表面积的6.1%左右。     

影响煤炭地下气化稳定性生产因素

分析了煤炭地下气化稳定性运行的影响因素,在地下气化炉的建造过程中,应考虑煤层赋存条件,地下水涌入情况,不同的条件其地下气化炉结构也不同,在煤炭地下气化生产运行时,气化剂的配比,操作环境压力,温度都将影响其稳定生产。     

深部煤层地下气化选址研究——以东胜气田J148地区为例

从地质构造、水文地质、煤层气化适用性等角度,系统研究了东胜气田J148地区中生界侏罗系中下统延安组延9煤层地下气化的可行性,并探讨了利用深部煤层气化燃空区孔隙层、含水层及该区致密气层进行碳封存的前景。研究结果表明,该区延9煤层埋深1 264～1 285 m、倾角小于1°,煤层稳定性好。气化目标选区内地层断层、节理裂隙不发育,偶有裂隙但断面新鲜、闭合,煤层气化后空腔有较好的密闭性,对煤炭地下气化影响小,有利于气化炉的建设和扩展,可满足规模化煤炭地下气化项目实施。延9煤层顶底板存在连续的隔水层,能阻截地下水对煤层直接充水,有利于地下气化炉布置;顶板隔水层厚度小于导水裂隙带高度,存在垮落导通顶板含水层间接充水的风险,但顶板含水层属弱富水含水层,涌水量小,风险可控;底板隔水层厚度大于隔水层的安全厚度,能有效阻截煤层底板含水层对煤层直接充水的风险。总体而言,延9煤层厚度适中、夹矸少,属低灰、低硫、高热值不黏煤,煤焦反应活性高,具有良好开发前景。针对深部煤层规模化气化开采产生大量的CO₂排放,初步探讨了利用煤层燃空区、顶底板含水层和下部致密天然气层进行CO₂     

延川南2#煤层地下气化制氢工艺研究

为评价延川南2^#煤层地下气化的产氢潜力,在查明煤的工业、元素分析等数据基础上,通过物理模拟实验研究了氧气浓度对气化温度和H₂产率的影响,并利用AspenPlus软件建立煤炭地下气化预测模型进行模拟验证,在此基础上,利用上述模型研究氧煤比和汽氧比对H₂产率的影响作用。通过物理模拟与数值模拟结果得出,水蒸气在煤炭地下气化过程中起主要作用,能够有效提高H₂产率,延川南地区进行煤炭地下气化时,可优选富氧-水蒸气作为气化剂,且氧气浓度为80%最为适宜。     

准南煤田煤地下气化地质条件评价及有利区模糊优选

为探讨准南煤田煤地下气化可行性,通过对准南煤田煤层空间展布特征、工程地质条件、煤岩煤质特征进行分析,基于多层次模糊数学的方法,构建煤地下气化有利区优选模型,综合评价了研究区煤地下气化潜力。结果表明：准南煤田西山窑组和八道湾组煤层稳定,埋深层厚适中,全区煤类主要为长焰煤、不黏煤、气煤,煤层顶底板多以泥岩、粉砂岩为主,区内断裂构造较少,认为区内适合进行煤地下气化工作,并利用多层次模糊数学评判模型优选出玛纳斯矿区、呼图壁-乌鲁木齐矿区为气化有利区,西山窑组煤层为有利气化层位。     

煤炭地下气化地质选址原则与案例评价

21世纪以来,煤炭地下气化技术水平快速发展,以煤层水平井和移动注气技术应用为基础的现代煤炭地下气化技术日益成熟,具备了产业化示范的技术基础。煤炭地下气化的技术流程包括气化炉选址、气化炉建炉、气化炉点火、气化过程测量与控制、地下水污染防治与控制、气化炉闭炉,而地质选址是煤炭地下气化项目规划、规模化稳定生产及地下水污染防治的保障条件和先决条件。首先概述了煤炭地下气化的3种主要技术路线。依据现代煤炭地下气化技术路线,提出了地质选址评价的基本原则。地质选址需从煤炭储量、煤层条件、地质构造、水文地质条件、顶底岩层稳定性、煤种、煤质等多个角度,围绕气化炉建设、稳定气化和环境影响进行全面评价。在此基础上,以内蒙古哈日高毕矿区为例,进行了煤炭地下气化地质选址案例分析。基于三维地震解释成果和波阻抗反演数据体,研究了目的煤层的空间展布及断层发育特征。通过对拟声波反演结果进行分析,获得了目的煤层顶底板岩性的分布特征。基于地震属性和视电阻率测井曲线,采用多属性神经网络反演对目的煤层及顶底板的富水性进行了研究。基于蚂蚁体属性技术对目标层段的裂隙发育特征进行了分析。最后,从煤层展布及构造特征、岩性分布特征、富水情况、裂隙发育规律方面对案例研究区进行了地质选址综合评价,以此作为科学选址的决策依据。     

混联二自由度机械臂的运动学研究

提出了一种混联机械臂,该机械臂是串并联混合机构,具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。对该机械臂进行了自由度分析,得到该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

煤中镜质组反射率的测定

介绍了煤中镜质组反射率的测定原理及在测定过程中应注重的问题,从镜质组富集程度的差异性、样品处理、镜质组颗粒鉴别、测试条件和技术方法等方面探讨了其反射率测定的影响因素,并概括论述了煤中镜质组反射率在生产实践中的确定煤级、指导炼焦配煤等实际应用。     

某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

依据JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,结合工程项目实例,对岩石单轴抗压强度进行了试验,对试验结果采用JJF 1059—2012《测量不确定度评定与表示》进行分析与评定,了解测试中造成误差的因素,结果显示影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。     

磨机筒体螺栓孔漏料问题分析

对球（棒）磨机筒体衬板螺栓孔漏料、螺栓易松动及断裂原因进行了深入分析,找出了问题的根本所在,提出了处理措施,并给出了全新的结构方案。     

复杂管类零件空间尺寸加工误差分析

介绍某柴油机排气过渡管的加工工艺,分析空间尺寸较多的复杂管类零件的加工工艺及角度误差对空间尺寸的影响。通过角度在公差范围内的微量调整,解决了排气过渡管由于毛坯铸造及加工时找正存在的误差而造成气口处壁厚不均的问题。     

影响横轴式掘进机截割机构振动特性的因素分析

在横轴式掘进机截割机构横向截割的刚体动力学模型基础上,利用计算机模拟方法获得其在不同参数下的振动特性曲线,并分析了截割头质量、悬臂质量、液压系统刚度及阻尼变化对掘进机截割机构振动特性的影响,为研究横轴式掘进机的振动特性,改进机器设计创造了条件.     

煤矿提升机齿轮箱振动分析

提升机作为煤矿中的重要设备,其故障率对于煤炭的安全高效生产有着极为重要的作用。在详细分析了煤矿提升机工作环境和工作特性的基础上,建立了提升机齿轮箱振动的数学模型,分析了速度和载荷变化情况下的提升机齿轮箱振动的特点,分析了变工况条件下齿轮箱故障信号的分布特征,为变工况条件下提升机齿轮箱的故障诊断提供了一定的理论基础。     

矿柱流变对采空区顶板稳定性的影响

为研究岩石流变特性对采空区长期稳定的影响,基于Reissner厚板和流变力学理论构建了矿柱-顶板流变力学模型,并推导出顶板沉降位移关于流变时间的关系式;依据不同边界条件将顶板破坏过程划分为固支、固支-简支、简支和内部破坏四个阶段。研究结果表明:所建立的流变力学模型可用于对采空区稳定时间的预测,并为采空区及时处理提供参考。