煤炭地下气化三维非线性动态温度场数值模拟

介绍了煤炭地下气化模型试验条件,通过对气化炉体内燃烧气化煤层温度场分 分析及对边界条件的概化和处理,建立了三维非线性动态温度场数学模型,阐述了模型参数的选取方法。和有限单元方法进行了求解,并对计算结果进行了分析,计算值和实测值的一致性表明对气化炉的煤层介质动态温度场的数值模拟是正确的。从而为进一步对煤炭地下气化过程进行定量研究,提供了必要的理论依据。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

煤炭地下气化燃空区煤层扩展模型与试验研究

通过质量守恒、能量守恒和化学组分平衡描述了煤炭地下气化过程,建立了煤炭地下气化中燃空区煤层扩展的数学模型,根据试验条件进行数值求解。该模型解释了气化过程中煤壁侧向扩展的机理,并通过模型试验结果进行验证。     

煤炭地下气化燃空区煤层扩展模型与试验研究

通过质量守恒、能量守恒和化学组分平衡描述了煤炭地下气化过程,建立了煤炭地下气化中燃空区煤层扩展的数学模型,根据试验条件进行数值求解。该模型解释了气化过程中煤壁侧向扩展的机理,并通过模型试验结果进行验证。     

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.     

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。     

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.     

煤层气化上覆岩层温度场分布规律研究

由于温度对岩石的影响作用,高温下岩体的物理力学性能及破坏规律与常温下岩体的大不相同;通过对气化炉上覆岩层岩石导热系数试验,取得了不同温度下岩石的导热系数及规律方程,采用comsol多物理场耦合软件进行传热数值计算。研究表明：岩石的导热系数随温度增加呈下降趋势,随岩性不同下降的速度基本相同;在不同的温度下,各岩性的导热系数有一定的差异。通过模拟软件的分析得到了煤层气化上覆岩层温度分布随高度方向变化的规律,温度下降梯度随岩性不同而不同。这一结果为进一步研究煤炭地下气化上覆岩层强度变化及破坏规律提供了理论指导。     

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…