煤炭地下气化动态温度场及浓度场数值分析

根据动量、质量及能量守恒原理和地下气化过程的特点，建立了煤炭地下气化过程中温度场和浓度场数学模型。介绍了主要模型参数的确定方法，采用控制容积方法对数值模型进行了求解，并在模型实验的基础上，对计算结果进行了分析。结果表明，从温度场分布来看，计算值略高于实验值，各测点相对误差基本在10％以内；根据模拟计算，随着气化时间的延长，煤气热值逐渐提高，因此，实验值与计算模拟值显现出良好的一致性；在高温区，煤气组分浓度场实验值的变化梯度大于计算值。     

煤炭地下气化三维渗流数学模型的研究

研究了煤炭地下气化流体非线性能流运动特征,在模型试验的基础上,通过对气化发生炉体风煤层燃烧气化过程中渗流场分布和变化规律的分析,建立了三维非稳定线性渗流数学模型,阐述了主要模型参数的选取方法,用有限单元法对数学模型进行了求解,并对模拟计算结果进行了分析和讨论,计算值和实测值基本相符合,证明了对气化炉的渗流场的数值模拟是可靠的。     

煤炭地下气化发展现状及趋势

依据有关文献和调研资料，对国内外煤炭地下气化的发展历史及现状进行了介绍，例举了国内外一些重要地下气化试验及典型煤气组成和煤气的热值情况．分析了国内外地下气化存在的问题，提出了今后应该发展的方向．     

煤炭地下气化模型试验研究

本文介绍了在实验室内进行的两阶段煤炭地下气化法模型试验,主要研究两阶段地下气化法的可行性,以及产出煤气的热值、组份和气化速度等。试验结果表明,两阶段地下气化法是可行的,应用该技术可生产热值较高的煤气。本次模型试验得出的两阶段时间之比,与理论上的计算值基本一致。     

煤炭地下气化工业性试验

介绍了唐山刘庄煤矿煤炭地下气化工业性试验的气化条件,气化炉结构,测试系统,基本原理及试验结果,并对试验结果进行了分析,地下气化工业性试验的成功,表明我国煤炭地下气化向商业化应用迈进了一大步,进一步证明了长通道大断面两阶段地下气化新技术工艺的合理性及可行性,得到了该工业性试验工艺可以在我国衰老报废矿井中推广应用的结论。     

地下储粮仓温度场的数值模拟与试验研究

粮温是储粮的重要生态因子,是影响储粮品质的首要因素。为揭示地下储粮仓仓内温度变化规律,根据热力学原理,采用理论分析、数值模拟与试验研究相结合的方法,利用仓体围护结构传热参数与储粮环境等边界条件,得到地下储粮仓一年内不同月份温度场随时间的变化云图。结果发现:仓内温度基本稳定在20℃以下,随时间推移仓内温度出现明显分层,上层温度受外界温度影响要高于下部,下层温度整体趋于稳定。通过与试验结果对比发现,数值分析结果与试验结果相吻合,数值模拟方法能对地下储粮仓温度进行有效预测;同时为其他结构温度场的研究提供参考。     

煤炭地下气化过程灰色预测

煤炭地下气化系统是一个信息部分明确、部分不明确的灰色系统，针对这一问题，建立了煤炭地下气化过程状态参数灰色数列预测模型和系统预测模型；实际应用结果表明，数列预测的误差是在8．92％～14．47％之间，系统预测的误差在0.13％～16．6％之间，而采用等维新息模型，形成等维灰数递补动态预测，可减少预测误差,“灰色预测”模型能够指导操作人员作出定性或定量分析，从而事先调控煤炭地下气化生产过程，实现连续稳定生产。     

煤炭地下气化对地下水资源的影响

煤炭地下气化具有经济、能开采难接近煤层和环境友好等优点,再度成为能源转化与利用技术而兴起．综述了煤炭地下气化技术发展状况及经济和环境效益,煤炭地下气化可能对地下水造成的有机和无机污染,以及污染地下水的修复技术;提出大面积煤炭地下气化时污染物是否会在地下水中聚集、地下水及围岩系统是否能够完全消除污染物等有待进一步研究的课题．     

煤炭地下气化焦油析出特性

基于煤地下气化模型试验,研究不同气化工艺条件下焦油的产率变化,探讨气化工况对焦油析出特性的影响.结果表明,焦油产率主要受气化温度及水蒸汽注入量影响,气化温度升高及水蒸汽存在强化了焦油的裂解过程.最佳气化工况条件下,煤气有效组分含量最高,焦油产率最低.采用GC-MS对地下气化焦油,地面气化焦油及焦炉高温焦油组分进行对照分析得:地下气化焦油主要由多环芳烃和酚类化合物组成.多环芳烃绝大部分为萘、蒽、菲及其衍生物,酚类化合物主要为苯酚、甲酚、二甲苯酚等低级酚,焦油中脂肪烃及杂原子化合物较少.现场试验与模型试验焦油族组分对比表明,煤气出口温度是影响焦油组成的重要因素,焦油中重组分百分含量随煤气温度降低而降低.与地面气化焦油及焦炉高温焦油组成对比表明,地下气化焦油与地面鲁奇加压气化焦油性质接近.     

倾斜煤层煤炭地下气化模型试验研究

为了认识倾斜煤层煤炭地下气化特征和规律性 ,藉助多功能模型试验台 ,对倾斜煤层进行了模型试验研究 .简述了煤炭地下气化多功能模型试验台结构 .介绍了脉动气化、水蒸汽气化、富氧水蒸汽气化及返流气化方法 ,研究了产出的煤气热值、组份和气化速率 ,并对试验结果进行了讨论与分析 .试验结果表明 ,脉动气化在一定程度上可改善煤气质量 ,采用水蒸汽气化方法 ,能够生产高热值水煤气 ,富氧和返流气化未能明显改善出口煤气质量 ,但能够迅速提高气化炉体的温度 .与急倾斜煤层相比较 ,倾斜煤层尚不能提供有效的渗流燃烧的气化条件 ,因而影响着煤气质量的提高     

不同煤种地下气化特性研究

在地下气化模型试验及理论分析的基础上，研究了不同煤种的地下气化特性．比较了空气连续气化及纯氧．水蒸汽气化条件下的煤气组成，并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性．试验结果表明，煤种的不同组成决定了空气煤气中CO，H2，CH4含量的不同，鼓风量影响着空气煤气的组成．在适宜的汽氧比条件下，不同煤种纯氧，水蒸汽地下气化均可以获得中热值煤气。对于试验煤种，褐煤具有高的气化活性、气化速率及低的煤气产率，其纯氧-水蒸汽气化效率达87％，最适于地下气化；瘦煤地下气化，气化煤层温度上升缓慢，其气化活性较低，气化速率变化平缓，纯氧-水蒸汽气化效率为74％，但气化过程稳定，且具有高的煤气产率，可以进行地下气化；气肥煤煤层升温速率最快，煤气产率仅次于瘦煤，但在煤挥发分析出后，气化速率减小，气化稳定性变差。     

Groundwater Pollution from Underground Coal Gasification

In situ coal gasification poses a potential environmental risk to groundwater pollution although it depends mainly on local hydrogeological conditions.In our investigation, the possible processes of groundwater pollution originating from underground coal gasification (UCG) were analyzed.Typical pollutants were identified and pollution control measures are proposed.Groundwater pollution is caused by the diffusion and penetration of contaminants generated by underground gasification processes towards surrounding strata and the possible leaching of underground residue by natural groundwater flow after gasification.Typical organic pollutants include phenols, benzene, minor components such as PAHs and heterocyclics.Inorganic pollutants involve cations and anions.The natural groundwater flow after gasification through the seam is attributable to the migration of contaminants, which can be predicted by mathematical modeling.The extent and concentration of the groundwater pollution plume depend primarily on groundwater flow velocity, the degree of dispersion and the adsorption and reactions of the various contaminants.The adsorption function of coal and surrounding strata make a big contribution to the decrease of the contaminants over time and with the distance from the burn cavity.Possible pollution control measures regarding UCG include identifying a permanently, unsuitable zone, setting a hydraulic barrier and pumping contaminated water out for surface disposal.Mitigation measures during gasification processes and groundwater remediation after gasification are also proposed.     

埋地热油管道土壤温度场PHOENICS数值模拟

在充分考虑大地恒温层、热油管道对大地温度场影响范围的基础上,建立了管道运行时的非稳态简化物理模型及相关的数学模型,并使用模拟计算软件PHOENICS对该数学模型进行了求解,能够求解出忽略轴向温降的平面的任意点在管道运行过程中任意时刻的温度变化情况和任意时刻的管道周围土壤温度场的分布.这些问题的求解对研究热油管道间歇输送过程中确定停输时间以及再启动等问题奠定了基础.同时PHOENICS软件的引入,也为此类问题的研究提供了捷径.     

煤炭地下气化技术工艺模型试验研究

研究了一阶段同向和两阶段同向及反向煤炭地下气化方法,探讨了煤炭地下气化的基本原理,介绍了试验台试验、试验系统及试验内容,分析了一阶段同向及两阶段同反向气化工艺的局限性和优越性,阐述了温度场发展过程的一般规律及中高热值地下水煤气的形成原因。试验结果表明：两阶段反向煤炭地下气化方法能获得１２．７０ＭＪ／ｍ＾３以上热值的地下水煤气,与两阶段同向气化方法相比较,进一步提高了气化过程的热效率。     

中间包非等温温度场的数学模拟

利用计算机数学模拟方法,对中间包内钢液温度场进行非等温研究,得出某钢厂4#板坯连铸中间包,挡墙高550 mm、挡坝高350 mm、挡墙距入口处距离800 mm、挡墙与挡坝距离400 mm时的非等温温度场最为优化.液位高800～1 000 mm时,钢液进出口温差在4～6℃左右,温度场较均匀,有效容积相对较大,有利于夹杂物上浮.     

Reaction Kinetic Equation for Char Combustion of Underground Coal Gasification

1 Introduction Underground coal gasification (UCG) is a proc- ess in which underground coals react with oxygen (or air) and steam to produce combustible gases with low/ medium calorific value, which is a basic energy conversion process from coal to gas[1]. The basic configuration for UCG is shown in Fig. 1[2], which has two boreholes, one for the injection of the oxidant (oxygen or air) or steam, and the other for removal of the product gases. The UCG process can be approximately divided i…