CN100342117C - 地下气化炉运行状态监测*** - Google Patents
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Abstract
地下气化炉运行状态监测***，属于煤炭地下气化生产领域，本发明分为炉内监测和炉外监测及注入、输出监测三个子***，实现了地下气化炉运行动态的直接监测。该监测***是在气流通道和气化炉内监测钻孔中安设保护管，管中装设监测装置，直接采集气化炉运行状态参数。必要时在气化炉***布设监测巷和炉外监测钻孔，孔内分层设炉外状态传感器组，直接采集气化炉***的状态参数。采集的所有信息被传送到信息处理、存储、显示装置中，据此了解气化进行状态，及时采取相应措施，使地下气化技术得到有效的改进和发展。
Description
技术领域
本发明属于煤炭地下气化生产领域，特别涉及一种地下气化炉运行状态监测***。
背景技术
地下气化炉运行时处于高温且与外界隔离的状态，了解地下气化炉运行状态是个难题。此前虽曾作过尝试，但是一直没能在气化炉内进行过成功的监测。主要原因是缺少适合的布设方式，高温热电偶用量大，投入甚高，不易实施。因此，只有进行气化炉的直接监测，了解到实际运行状态和参数，据其采取针对性强的直接有效措施，才能促进地下气化技术得到改进和发展。
发明内容
本发明的目的是设计一种当地下气化炉高温运行且与外界隔离的状态时使用的地下气化炉运行状态监测***。
本发明的设计方案是：
一种地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，该***由炉内监测和炉外监测及注入、输出监测三个子***组成；
1)炉内监测子***由高热阻保护管，炉内温度传感器，压力传感器，热电偶，传感器导线，钢丝线，长度标示牌，气样输送管构成；
所述的高热阻保护管是为保护和安置炉内温度传感器和压力传感器及用作气体采集管而设置，安设在气化剂通道和煤气通道及专设在气化炉煤层的炉内监测钻孔中；
所述的炉内温度传感器与传感器导线绑缚于钢丝线上，构成移动式热电偶组，安设在高热阻保护管的前端；
所述的压力传感器置于高热阻保护管中温度较低的安全隔离带附近，在所述的钢丝线上设置长度标示牌；
所述的气样输送管由高热阻保护管的上端出口接出，接入到区段监测控制站中的气相色谱仪上；
所述的炉外状态传感器组由2～4组温度、压力和气体浓度传感器组成，安放在专设的炉外监测钻孔内；
2)炉外监测子***由监测巷，炉外监测钻孔，炉外状态传感器组构成；监测巷与气化剂通道和煤气通道平行、布设在气化炉***，在监测巷中向气化炉布设炉外监测钻孔，所述的炉外状态传感器组安放在专设的炉外监测钻孔内；
3)注入、输出监测子***是在控制壁龛中的气化剂注入和煤气输出管道上，安设常规的温度、压力、流量计量监测仪表和相应传感器。
所述的炉内温度传感器是由3～5个耐受温度高于1200℃的热电偶组成，各热电偶从前向后依次排列，间距1～3m。
在所述的钢丝线上每隔0.5m设置一个长度标示牌。
所述的传感器导线连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆上，将信息传输到区段监测控制站，控制站中设有信息处理、存储、显示装置，同时将信息传输到地面集中监测控制中心。
所述监测***的监测步骤是：
1)首先由炉内温度传感器测定地下气化炉区气化工作面正常燃烧的温度，设为参照温度；
2)气化开始运行后，随着气化工作面的向上推移，炉内温度传感器测得的温度开始下降，这时要向上拉动钢丝线使炉内温度传感器测得的温度回到正常燃烧的参照温度；
3)通过设定在钢丝线上的长度标示牌，确定气化工作面所处位置；
4)重复步骤2与步骤3的动作就可使最前部的炉内温度传感器始终处在气化工作面上。
地下气化炉运行状态监测***的监测是这样实现的：
1)在气化剂通道和煤气通道中装设Φ51～108mm的高热阻保护管，在气化炉区的煤层内，从集中控制巷到气化工作面，平行于气流通道布设炉内监测钻孔，孔距15～30m，均匀排列，孔内装设Φ51～108mm的高热阻保护管；
2)将绑有炉内温度传感器和传感器导线的钢丝线引插到各高热阻保护管中，前端到达气化工作面，钢丝线和传感器导线尾部留于保护管上端管口外，并将各传感器导线连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆上；
3)将压力传感器安放在保护管的上部，将气样输送管连接到保护管上口和区段监测控制站中的气相色谱仪之间；
4)在气化炉***并与其保持安全距离且与气化剂通道和煤气通道平行的位置布设监测巷，监测巷中每隔15～30m向气化炉布设炉外监测钻孔，孔底与气化剂通道和煤气通道相距3～5m；
5)将炉外状态传感器组安放在炉外监测钻孔内，通过传感器导线连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆上，监测控制通信线缆再接入到区段监测控制站；
6)根据区段监测控制站显示装置显示出的各处的温度、压力和各长度标示牌数值，了解气化工作面的位置和温度场变化，并结合气化剂注入和煤气输出参量，全面了解气化运行动态；
7)根据气相色谱仪监测到的数据，了解气化炉产出煤气的组分变化状态；
8)根据区段监测控制站显示装置显示出的炉外状态传感器组送出信号变化，了解气化炉运行对***影响状况。
本发明的有益效果是，实现了地下气化炉运行动态的直接监测，将炉内运行状态、炉外状态和气化剂注入、煤气输出信息，经本发明传输到区段监测控制站和地面监控中心的处理、存储、显示装置中，由计算机专家***处理后给出优化控制参量，供调控操作使用。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1为本发明平面布置示意图；
图2为本发明移动式热电偶组的构成示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，其中气化剂通道1，煤气通道2，高热阻保护管3，炉内温度传感器4，集中控制巷5，气化工作面6，压力传感器7，热电偶8，传感器导线9，钢丝线10，长度标示牌11，气样输送管12，监测巷13，炉外监测钻孔14，炉外状态传感器组15，监测控制通信线缆16，区段监测控制站17。
当煤气正常生产时，设置地下气化炉内运行状态监测***，可以做到直接观测气化炉的运行状态和保证监测***的安全与低成本。
1)在气化剂通道1和煤气通道2中，安设Φ51～108mm的高热阻保护管3，管内设炉内温度传感器4。
2)在气化炉区的煤层内，从集中控制巷5到气化工作面6，平行于气化剂通道1和煤气通道2布设炉内监测钻孔，孔距15～30m，均匀排列。孔内装Φ51～108mm的高热阻保护管3，管内设炉内温度传感器4和压力传感器7。
3)为减少昂贵的耐高温热电偶耗量，炉内温度传感器4是一个移动式热电偶组。在每个保护管3内只设3～5个耐受温度高于1200℃的热电偶8，从气化工作面6端向外依次排列，间距1～3m，再将热电偶8与传感器导线9连接并绑敷于钢丝线10上，构成移动式热电偶组，同时在钢丝线10上每隔0.5m设置一个长度标示牌11。气化炉运行时，根据气化工作面6温度显示的变化，及时向外拉出钢丝线10带出移动式热电偶组外移，使最前部的热电偶8始终处在气化工作面6上。长度标示牌11则标示出炉内温度传感器4的准确位置。
4)炉内监测钻孔的保护管3内设2～3个压力传感器7，位置在温度较低的安全隔离带附近。
5)各保护管3也是气化炉气体样本采集管，为此在煤层区段的保护管3的管壁上，呈梅花状分布钻透细孔，作为气样进入口。保护管3上口接气样输送管12，将气样输送到区段监测控制站17中的气相色谱仪中。
6)当进行试验或特殊需要时，在气化炉***并与其保持安全距离且与气化剂通道1和煤气通道2平行的位置布设监测巷13。监测巷13中每隔15～30m向气化炉布设炉外监测钻孔14，孔底与气化剂通道1和煤气通道2相距3～5m。
7)在炉外监测钻孔14内分2～4段安设温度、压力和主要气体浓度传感器，构成炉外状态传感器组15。各孔内传感器的类别、段数和位置统一，形成炉外2～4个层面的监测网，直接采集气化炉***的状态参数，了解气化波及影响范围。
8)除气化炉内运行动态监测装置和气化炉***监测装置外，在控制壁龛中的气化剂注入和煤气输出管道上，设有常规的温度、压力、流量等计量监测仪表和相应传感器，监测气化剂注入和煤气输出的各项参数。
9)所有传感器导线9都连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆16上，将采集的信息传送到区段监测控制站17。控制站17中设有信息处理、存储、显示装置，据此了解气化进行状态，并将其传输到地面集中控制中心。各种信息由计算机专家***处理后给出优化控制参量，供调控操作使用，及时采取相应措施，使气化炉运行在理想状态。
Claims (6)
1.一种地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，该***由炉内监测和炉外监测及注入、输出监测三个子***组成；
1)炉内监测子***由高热阻保护管(3)，炉内温度传感器(4)，压力传感器(7)，热电偶(8)，传感器导线(9)，钢丝线(10)，长度标示牌(11)，气样输送管(12)构成；
所述的高热阻保护管(3)是为保护和安置炉内温度传感器(4)和压力传感器(7)及用作气体采集管而设置，安设在气化剂通道(1)和煤气通道(2)及专设在气化炉煤层的炉内监测钻孔中；
所述的炉内温度传感器(4)与传感器导线(9)绑缚于钢丝线(10)上，构成移动式热电偶组，安设在高热阻保护管(3)的前端；
所述的压力传感器(7)置于高热阻保护管(3)中温度较低的安全隔离带附近，在所述的钢丝线(10)上设置长度标示牌(11)；
所述的气样输送管(12)由高热阻保护管(3)的上端出口接出，接入到区段监测控制站(17)中的气相色谱仪上；
所述的炉外状态传感器组(15)由2～4组温度、压力和气体浓度传感器组成，安放在专设的炉外监测钻孔(14)内；
2)炉外监测子***由监测巷(13)，炉外监测钻孔(14)，炉外状态传感器组(15)构成；监测巷(13)与气化剂通道(1)和煤气通道(2)平行、布设在气化炉***，在监测巷(13)中向气化炉布设炉外监测钻孔(14)，所述的炉外状态传感器组(15)安放在专设的炉外监测钻孔(14)内；
3)注入、输出监测子***是在控制壁龛中的气化剂注入和煤气输出管道上，安设常规的温度、压力、流量计量监测仪表和相应传感器。
2.根据权利要求1所述的地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，所述的炉内温度传感器(4)是由3～5个耐受温度高于1200℃的热电偶(8)组成，各热电偶(8)从前向后依次排列，间距1～3m。
3.根据权利要求1所述的地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，在所述的钢丝线(10)上每隔0.5m设置一个长度标示牌(11)。
4.根据权利要求1所述的地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，所述的传感器导线(9)连接到集中控制巷(5)中的监测控制通信线缆(16)上，将信息传输到区段监测控制站(17)，控制站(17)中设有信息处理、存储、显示装置，同时将信息传输到地面集中监测控制中心。
5.根据权利要求1所述的地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，所述监测***的监测步骤是：
1)首先由炉内温度传感器(4)测定地下气化炉区气化工作面(6)正常燃烧的温度，设为参照温度；
2)气化开始运行后，随着气化工作面(6)的向上推移，炉内温度传感器(4)测得的温度开始下降，这时要向上拉动钢丝线(10)使炉内温度传感器(4)测得的温度回到正常燃烧的参照温度；
3)通过设定在钢丝线(10)上的长度标示牌(11)，确定气化工作面(6)所处位置；
4)重复步骤2与步骤3的动作就可使最前部的炉内温度传感器(4)始终处在气化工作面(6)上。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的地下气化炉运行状态监测***，其特征在于，***监测是这样实现的：
1)在气化剂通道(1)和煤气通道(2)中装设Φ51～108mm的高热阻保护管(3)，在气化炉区的煤层内，从集中控制巷(5)到气化工作面(6)，平行于气流通道布设炉内监测钻孔，孔距15～30m，均匀排列，孔内装设Φ51～108mm的高热阻保护管(3)；
2)将绑有炉内温度传感器(4)和传感器导线(9)的钢丝线(10)引插到各高热阻保护管(3)中，前端到达气化工作面(6)，钢丝线(10)和传感器导线(9)尾部留于保护管(3)上端管口外，并将各传感器导线(9)连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆(16)上；
3)将压力传感器安放在保护管(3)的上部，将气样输送管连接到保护管(3)上口和区段监测控制站(18)中的气相色谱仪之间；
4)在气化炉***并与其保持安全距离且与气化剂通道(1)和煤气通道(2)平行的位置布设监测巷(13)，监测巷(13)中每隔15～30m向气化炉布设炉外监测钻孔(14)，孔底与气化剂通道(1)和煤气通道(2)相距3～5m；
5)将炉外状态传感器组(15)安放在炉外监测钻孔(14)内，通过传感器导线(9)连接到集中控制巷中的监测控制通信线缆(16)上，监测控制通信线缆(16)再接入到区段监测控制站(17)；
6)根据区段监测控制站(17)显示装置显示出的各处的温度、压力和各长度标示牌(11)数值，了解气化工作面(6)的位置和温度场变化，并结合气化剂注入和煤气输出参量，全面了解气化运行动态；
7)根据气相色谱仪监测到的数据，了解气化炉产出煤气的组分变化状态；
8)根据区段监测控制站(17)显示装置显示出的炉外状态传感器组(15)送出信号变化，了解气化炉运行对***影响状况。
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