煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法
阅读：448发布：2020-05-22
专利汇可以提供煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种 煤 炭地下 气化 过程中汇 水 量控制方法，包括如下步骤：监测气化过程中的实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内；当气化区域的燃煤量达到该区域 煤层 储量的一定比例之后，按照设定的 位置 距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化。本发明还提供一种 煤炭地下气化 方法。本发明煤炭地下气化方法及汇水量控制方法在气化过程中通过调节地下气化炉内的气压以及进气通道注水的方法维持地下气化炉气化面实际汇水量保持稳定，利于气化工艺的稳定进行。，下面是煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法专利的具体信息内容。
1.一种煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，包括如下步骤：
步骤1：监测气化过程中的实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内；
步骤2：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤1直至该气化区域的气化结束。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
步骤1之前还包括如下步骤：
设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值。
3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
地下气化炉的开始气压值的设定，需要使地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内。
4.根据权利要求1所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
步骤1中还包括：当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值时，维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水。
5.根据权利要求4所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
地下气化炉内的气压P与进气通道的入煤点到气化面的距离上每米每小时汇水量K的关系为：P*K＝C，其中，在相同的地质水文条件下，C为常量，C根据地质水文资料获知。
6.根据权利要求5所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
步骤2中，实际汇水量Q＝L*K，其中，k为每米每小时汇水量，L为入煤点到气化面的距离。
7.根据权利要求6所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
步骤4中，注水量等于气化工艺需水量减去顶板含水层的汇水量。
8.根据权利要求1所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
实际汇水量与气化工艺需水量的允许的误差范围为±10％。
9.根据权利要求1所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
步骤1中，通过在出气通道的末端设置调压阀或者通过调节进气通道的气化剂气压来调整地下气化炉内的气压。
10.根据权利要求1所述的煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，其特征在于：
地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值为±10％。
11.一种煤炭地下气化方法，利用地下气化炉对煤层进行气化，所述地下气化炉包括进气通道及出气通道，进气通道进入煤层的相交处称为入煤点，所述煤炭地下气化方法包括如下步骤：
步骤1：设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值；向地下气化炉内通入气化剂，并点火开始气化；
步骤2：监测实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤3；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值时，进行下述步骤4；
步骤3：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤2直至该气化区域的气化结束；
步骤4：维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水；
步骤5：气化至入煤点时，该气化炉气化完成，进行闭炉。
煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及煤炭开采领域，特别涉及一种煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法。
背景技术
[0002] 煤炭地下气化作为一种正在兴起的煤气化技术，由于其所具有的经济性、环保性和高效性受到广泛的关注。但是，煤炭地下气化过程中的可控性较差、煤层中水的影响较大等多种干扰因素，直接导致了地下气化过程的可控性较差，产气组分、热值、流量等不稳定等问题。
[0003] 由于地下煤层顶板一般与含水层相接，在水压作用下，煤层水头会随气化炉内空间气压变化而变化。当地下气化炉内的气压减小时水头高度升高，当气压增加时水头高度会降低，从而影响气化炉汇水量变化。
[0004] 现有技术中对地下气化过程中煤层汇水的处理方式比较单一，常用的方法是使用抽水泵直接从钻井内抽取顶板含水层的水或者燃空区的水。但是这种方式可控性较差，并且由于受地下气化炉的连续扩展、地下气化炉内积水点变化、含水层渗水速度不同等影响，使得在气化炉气化过程中不能够稳定有效的控制煤层汇水量。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种煤炭地下气化中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法，使得在地下气化炉气化过程中能够稳定有效的控制煤层汇水量。
[0006] 煤炭地下气化过程中汇水量控制方法的技术方案如下：
[0007] 一种煤炭地下气化过程中汇水量控制方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤1：监测气化过程中的实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内；
[0009] 步骤2：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤1直至该气化区域的气化结束。
[0010] 在本发明的一个实施例中，步骤1之前还包括如下步骤：
[0011] 设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值。
[0012] 在本发明的一个实施例中，地下气化炉的开始气压值的设定，需要使地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内。
[0013] 在本发明的一个实施例中，步骤1中还包括：当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值时，维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水。
[0014] 在本发明的一个实施例中，地下气化炉内的气压P与进气通道的入煤点到气化面的距离上每米每小时汇水量K的关系为：P*K＝C，其中，在相同的地质水文条件下，C为常量，C根据地质水文资料获知。
[0015] 在本发明的一个实施例中，步骤2中，实际汇水量Q＝L*K，其中，k为每米每小时汇水量，L为入煤点到气化面的距离。
[0016] 在本发明的一个实施例中，步骤4中，注水量等于气化工艺需水量减去顶板含水层的汇水量。
[0017] 在本发明的一个实施例中，实际汇水量与气化工艺需水量的允许的误 差范围为±10％。
[0018] 在本发明的一个实施例中，步骤1中，通过在出气通道的末端设置调压阀或者通过调节进气通道的气化剂气压来调整地下气化炉内的气压。
[0019] 在本发明的一个实施例中，地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值为±10％。
[0020] 煤炭地下气化方法的技术方案如下：
[0021] 一种煤炭地下气化方法，利用地下气化炉对煤层进行气化，所述地下气化炉包括进气通道及出气通道，进气通道进入煤层的相交处称为入煤点，所述煤炭地下气化方法包括如下步骤：
[0022] 步骤1：设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值；向地下气化炉内通入气化剂，并点火开始气化；
[0023] 步骤2：监测实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较，当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤3；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值时，进行下述步骤4；
[0024] 步骤3：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤2直至该气化区域的气化结束；
[0025] 步骤4：维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水；
[0026] 步骤5：气化至入煤点时，该气化炉气化完成，进行闭炉。
[0027] 本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
[0028] 本发明煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法，在 气化过程中通过调节地下气化炉内的气压以及进气通道注水的方法维持地下气化炉气化面实际汇水量保持稳定，利于气化工艺的稳定进行。附图说明
[0029] 图1为本发明煤炭地下气化方法中地下气化炉的剖视图。
[0030] 图2为本发明煤炭地下气化方法中地下气化炉注气管后撤时的剖视图。
[0031] 图3为本发明第一实施例的煤炭地下气化方法的流程图。图4为本发明第二实施例的煤炭地下气化方法的流程图。
[0032] 主要元件符号说明
[0033] 煤层 10
[0034] 顶板 20
[0035] 顶板隔水层 21
[0036] 顶板含水层 22
[0037] 上含水系统 23
[0039] 进气通道 0
[0040] 出气通道 50具体实施例
[0041] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0042] 关于实施例
[0043] 本发明煤炭地下气化过程中汇水量控制方法及煤炭地下气化方法的较佳实施例基于如图1所示的地下气化炉，该地下气化炉包括煤层10、位于 煤层10上方的顶板20、位于煤层10下方的底板30、自地面穿过顶板20后进入煤层10的进气通道40及自地面穿过顶板20后进入煤层10的出气通道50。
[0044] 煤层10内邻近燃空区的煤面形成不断进行煤炭气化的气化面。进气通道40进入煤层10的相交处称为入煤点。
[0045] 顶板20包括自下而上依次层叠的顶板隔水层21、顶板含水层22以及上含水系统23。顶板隔水层21与煤层10接触，上含水系统23与底面接触，顶板含水层22位于顶板隔水层21和上含水系统23之间。
[0046] 进气通道40内设有一可自由行进的注气管(图未示)，以便于通过注气管将气化剂输送至燃烧工作面。进气通道40包括贯穿顶板20及煤层10的弧形段及与弧形段连接的水平段，水平段沿着煤层10和底板30之间延伸至与煤层10的燃烧区相通。进气通道40的水平段位于底板30上方0-0.5米处，具体可根据底板30的地质性质决定，若底板30为泥岩，进气通道40的水平段最优位置位于底板30上0.5米处，若底板30为硬质岩层，进气通道40的水平段可位于煤层10的底部。
[0047] 出气通道50用于将气化后产生的煤气输送至地面。出气通道50为垂直钻孔、定向钻孔或倾斜钻孔。出气通道50位于煤层10中的底端与进气通道40的水平段位的末端相交，点火进行气化时，在出气通道50与进气通道40的相交处形成燃空区。
[0048] 进气通道40和出气通道50中下入支护装置(图未示)进行钻孔支护,支护装置可以是铸铁花管、可燃材料制作的复合管、或玻璃钢管。其中进气通道40优选玻璃钢管，出气通道50优选铸铁花管。注气管位于支护装置内并可自由行进，注气管与支护装置之间留有环空。
[0049] 请一并参阅图2，点火后，进气通道40与出气通道50的相交处进行气化并形成燃空区。进气通道40内的注气管随着燃空区的变化而逐渐调整位置，具体地，随着气化的进行，进气通道40内的注气管逐步向远离出气 通道50的方向后退，依次对煤层10的每一个部位进行充分气化，燃空区逐步扩大。
[0050] 在气化进行时，气化工艺需要控制一定的汇水量(单位为吨/小时)参与气化反应，汇水量过小容易造成气化不充分，汇水量过大，蒸发多余的汇水需要吸收气化炉内的热量，造成气化炉内的温度降低，不利于气化工艺的正常进行。气化面的汇水主要有三种来源，第一种是从顶板含水层22经顶板隔水层21后逐渐从上面向下渗入到气化面的顶板水；第二种是进气通道40的入煤点到气化面这一段从顶板含水层22经顶板隔水层21逐渐渗入到进气通道40并最终汇集到气化面的水；第三种是参与气化面的气化反应的煤层含水，也称煤层水。其中第一种由于受气化面高温的作用，在气化面周围的煤层中形成一层“蒸汽夹克”，类似高温蒸汽保护套，阻挡上面的水渗入，因此这一部分水量相对后两种汇水来源，占比很小，可以忽略。煤层水由于在煤层中固定存在并直接参与气化反应，因此不能也不需要对其进行控制。
[0051] 本发明主要是控制第二种汇水来源，即控制进气通道40的入煤点到气化面这一段从顶板含水层22经顶板隔水层21逐渐渗入到进气通道40并最终汇集到气化面的水。这一部分汇水量受达西定律(又称为线性渗透定律，是指流体在多孔介质中遵循渗透速度与水力梯度呈线性关系的运动规律，是法国达西于1856年通过沙柱渗透实验而得到的线性渗透定律)影响，其汇水量与顶板含水层22的气压与炉内气压的气压差正相关，压差大，汇水量就大，否则就小；汇水量还与进气通道40的入煤点到气化面的距离正相关，距离长则汇水量多，否则汇水量少。
[0052] 气化工艺需水量受煤炭地下气化工艺的影响，需要控制在一个较稳定的范围内。本发明的目的在于控制气化面的汇水量在一个稳定的范围内进而有利于地下煤炭气化的稳定进行。
[0053] 实施例一
[0054] 请一并参阅图3，本发明煤炭地下气化过程中汇水量控制方法用于在煤炭地下气化过程中对汇水量进行控制，以保证气化过程的稳定进行，该方法的步骤如下：
[0055] 步骤S101：设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值。
[0056] 气化工艺需水量及地下气化炉最小气压值根据煤炭地下气化的工艺需要进行测算。
[0057] 顶板含水层的水压根据地下气化炉的地质水文条件进行测算，地下气化炉所处的地理位置不同，其顶板含水层的水压也不同。
[0058] 地下气化炉的开始气压值的设定，需要使地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，如±10％-30％，优选±10％。如果因为地质水文条件的影响，刚开始气化时实际汇水量远大于气化工艺需水量，则可以设定较大的地下气化炉的开始气压值，极端条件下，比如当地下气化炉的开始气压值达到或者大于顶板含水层的水压值时实际汇水量依然大于气化工艺需水量，可以先行从气化炉内抽取一定的水量。
[0059] 地下气化炉内的气压P(单位为兆帕)与进气通道40的入煤点到气化面的距离上每米每小时汇水量K(单位为吨/小时*米)的关系为：P*K＝C，其中，在相同的地质水文条件下，C为常量，C根据地质水文资料获知，不同的地质水文条件则C的数值也不相同。
[0060] 步骤S102：监测实际汇水量(单位为吨/小时)及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较；当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤S103；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最 小气压值时，进行下述步骤S104。
[0061] 实际汇水量为Q＝L*K，其中，Q为实际汇水量(单位为吨/小时)；L为进气通道40的入煤点到气化面的距离(单位为米)。
[0062] 优选地，实际汇水量与气化工艺需水量的允许的误差范围为±10％；当实际汇水量小于气化工艺需水量的90％时，则需要降低地下气化炉内的气压以提高实际汇水量；当实际汇水量大于气化工艺需水量的110％时，则需要增加地下气化炉内的气压以提高实际汇水量。本发明实施例中，在出气通道50的末端设置调压阀来调整地下气化炉内的气压，在其它的实施例中，可以通过提高或者降低进气通道的气化剂气压的方法来提高或者降低气化炉内气压。
[0063] 步骤S103：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例(优选为80％)之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤S102直至该气化区域的气化结束。
[0064] 气化区域的燃煤量一般通过出气通道50逸出的煤气组分进行计算。
[0065] 注气管可以连续后退或者分次后退，每次后退距离为3-50米。注气管后退，入煤点和气化面的距离减小，根据实际汇水量(单位为吨/小时)为Q＝L*K，则气化面的实际汇水量相比上一个气化面时减少，同时P*K＝C，则Q＝L*C/P，所以为了保证气化面的实际汇水量稳定，当入煤点和气化面的距离L逐渐减小时，需要逐渐降低气化炉内的气压P。
[0066] 步骤S104：维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水。
[0067] 随着注气管的持续后退，降低地下气化炉内的气压至设定的地下气化炉最小气压值时，控制气化炉内的气压P保持稳定，从进气通道40中注气管和支护装置间的环空向地下气化炉内注入水(或者含水溶液)，以维持气化面的汇水量稳定。其中，注水量等于气化工艺需水量减去顶板含水层 的汇水量，允许的误差范围为±10％，即注水量(单位为吨/小时)＝气化工艺需水量-L*C/P，允许的误差范围为±10％。
[0068] 实施例二
[0069] 请一并参阅图4，本发明煤炭地下气化方法的步骤如下：
[0070] 步骤S201：设定气化工艺需水量，设定顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值，设定地下气化炉的开始气压值；向地下气化炉内通入气化剂，并点火开始气化。
[0071] 气化工艺需水量及地下气化炉最小气压值根据煤炭地下气化的工艺需要进行测算。
[0072] 顶板含水层的水压根据地下气化炉的地质水文条件进行测算，地下气化炉所处的地理位置不同，其顶板含水层的水压也不同。
[0073] 地下气化炉的开始气压值的设定，需要使地下气化炉注气口处初始汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，如±10％-30％，优选±10％。如果因为地质水文条件的影响，刚开始气化时实际汇水量远大于气化工艺需水量，则可以设定较大的地下气化炉的开始气压值，极端条件下，比如当地下气化炉的开始气压值达到或者大于顶板含水层的水压值时实际汇水量依然大于气化工艺需水量，可以先行从气化炉内抽取一定的水量。
[0074] 地下气化炉内的气压P(单位为兆帕)与进气通道40的入煤点到气化面的距离上每米每小时汇水量K(单位为吨/小时*米)的关系为：P*K＝C，其中，在相同的地质水文条件下，C为常量，C根据地质水文资料获知，不同的地质水文条件则C的数值也不相同。
[0075] 自出气通道50内放入点火器，在进气通道40和出气通道50之相交处进行点火，通过注气管向气化面通入气化剂，向注气管和支护装置间的环空注入惰性气体，开始对煤层进行气化。气化剂优选氧气，氧气浓度优选60-70％，惰性气体优选二氧化碳。气化剂流量优选2000-3000立方米/小时。
[0076] 步骤S202：监测实际汇水量(单位为吨/小时)及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较；当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤S203；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值时，进行下述步骤S204。
[0077] 实际汇水量为Q＝L*K，其中，Q为实际汇水量(单位为吨/小时)；L为进气通道40的入煤点到气化面的距离(单位为米)。
[0078] 优选地，实际汇水量与气化工艺需水量的允许的误差范围为±10％；当实际汇水量小于气化工艺需水量的90％时，则需要降低地下气化炉内的气压以提高实际汇水量；当实际汇水量大于气化工艺需水量的110％时，则需要增加地下气化炉内的气压以提高实际汇水量。本发明实施例中，在出气通道50的末端设置调压阀来调整地下气化炉内的气压，在其它的实施例中，可以通过提高或者降低进气通道的气化剂气压的方法来提高或者降低气化炉内气压。
[0079] 步骤S203：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例(优选为80％)之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤S202直至该气化区域的气化结束。
[0080] 气化区域的燃煤量一般通过出气通道50逸出的煤气组分进行计算。
[0081] 注气管可以连续后退或者分次后退，每次后退距离为3-50米。注气管后退，入煤点和气化面的距离减小，根据实际汇水量(单位为吨/小时)为Q＝L*K，则气化面的实际汇水量相比上一个气化面时减少，同时P*K＝C，则Q＝L*C/P，所以为了保证气化面的实际汇水量稳定，当入煤点和气化面的距离L逐渐减小时，需要逐渐降低气化炉内的气压P。
[0082] 步骤S204：维持地下气化炉内的气压不变，通过进气通道对气化面注水。
[0083] 随着注气管的持续后退，降低地下气化炉内的气压至设定的地下气化炉最小气压值时，控制气化炉内的气压P保持稳定，从进气通道40中注气管和支护装置间的环空向地下气化炉内注入水(或者含水溶液)，以维持气化面的汇水量稳定。其中，注水量等于气化工艺需水量减去顶板含水层的汇水量，允许的误差范围为±10％，即注水量(单位为吨/小时)＝气化工艺需水量-L*C/P，允许的误差范围为±10％。
[0084] 步骤S205：气化至入煤点时，该气化炉气化完成，进行闭炉。
[0085] 以下通过给出本发明煤炭地下气化方法在一个具体的地质水文条件下进行气化的过程，对本发明煤炭地下气化方法进行详细阐述。通过地质水文资料获知，本地质水文条件下，地下气化炉内的气压P对应每米每小时汇水量K的关系表为：
[0086]气压P(MPa) 每米每小时小时汇水量k(吨)
1 5
2 2.5
3 1.67
4 1.25
5 1
1 5
2 2.5
3 1.67
4 1.25
5 1
[0087] 因此，在此处的地质水文条件下，常量C＝P*K＝5。
[0088] 本实施例中煤炭地下气化方法的步骤如下：
[0089] 步骤一：通过测算气化工艺需水量为200吨/小时±10％，测算顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值为1MPa；该地下气化炉中气化面与入煤点距离L初始为200米，此时通过测算，实际汇水量 Q＝L*k＝L*5/P＝200±10％；进而得出P＝5L/(200±10％)，因此设定地下气化炉的开始气压值为5MPa；向地下气化炉内通入气化剂，并点火开始气化。
[0090] 步骤二：监测实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较；当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值1MPa，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤三；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值1MPa时，进行下述步骤四。
[0091] 步骤三：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤二直至该气化区域的气化结束。本实施例中注气管每次后撤50米，气化过程中一共后撤四次。
[0092] 步骤四：当地下气化炉内的气压降至1MPa，受气化参数影响不可再下降，且剩余入煤点到气化面距离L短于40米(5L＝(200±10％)/P)时，气化面实际汇水量不够，则从进气通道注水，注水量M(单位为吨/小时)具体控制公式为M＝(200±10％)-5L(其中L为入煤点到气化面的距离)。
[0093] 步骤五：气化至入煤点时，该地下气化炉气化完成，进行闭炉。
[0094] 以下通过给出本发明煤炭地下气化方法在另一个具体的地质水文条件下进行气化的过程，对本发明煤炭地下气化方法进行详细阐述。通过地质水文资料获知，地下气化炉内的气压P对应每米通道汇水量k的关系表为：
[0095]气压P(MPa) 每米每小时小时汇水量k(吨)
1 6
2 3
3 2
4 1.5
1 6
2 3
3 2
4 1.5
[0096] 因此，在此处的地质水文条件下，常量C＝P*K＝6。
[0097] 本实施例中煤炭地下气化方法的步骤如下：
[0098] 步骤一：通过测算气化工艺需水量为600吨/小时±10％，测算顶板含水层的水压值，设定地下气化炉最小气压值为0.1MPa；该地下气化炉中气化面与入煤点距离L初始为400米，此时通过测算，实际汇水量Q＝L*k＝L*6/P＝600±10％；进而得出P＝6L/(600±10％)，因此设定地下气化炉的开始气压值为4MPa；向地下气化炉内通入气化剂，并点火开始气化。
[0099] 步骤二：监测实际汇水量及地下气化炉内的气压，并将实际汇水量与气化工艺需水量进行比较；当地下气化炉内的气压大于设定的地下气化炉最小气压值0.1MPa，且实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值超过允许的误差范围时，调整地下气化炉内的气压以改变实际汇水量使实际汇水量与气化工艺需水量之间的差值保持在允许的误差范围内，并进行下述步骤三；当地下气化炉内的气压降低至设定的地下气化炉最小气压值0.1MPa时，进行下述步骤四。
[0100] 步骤三：当气化区域的燃煤量达到该区域煤层储量的一定比例之后，按照设定的位置距离向后移动注气管从而改变气化面的位置以进行下一段煤层的气化，并同时重复步骤二。本实施例中注气管是连续进行后撤，每小时后撤注气管0.5米，设从开始后撤到气化中间的某一时刻的时间为t(单位为小时)；则L＝400-0.5t；进而得出P＝4-0.005t，因此，随着注气管后退，按照P＝4-0.005t控制地下气化炉内的气压下降，提高气化面实际汇水量，使气化面实际汇水量保持(600±10％)；该过程可以利用自控系统实现自动控制。
[0101] 步骤四：当地下气化炉内的气压降至0.1MPa，受气化参数影响不可再下降，且入煤点到气化面的距离L短于10米(P＝6L/(600±10％))时，气化面实际汇水量不够，则从进气通道注水，注水量M(单位为吨/小时) 具体控制公式为M＝(600±10％)-60L(其中L为入煤点到气化面的距离)。
[0102] 步骤五：气化至入煤点时，该地下气化炉气化完成，进行闭炉。
[0103] 综上所述，本发明提供的煤炭地下气化方法至少具有如下优点：
[0104] 1.本发明煤炭地下气化方法在注气管后撤过程中通过调节地下气化炉内的气压的方法维持地下气化炉气化面实际汇水量保持稳定，利于气化工艺的稳定进行。
[0105] 2.本发明煤炭地下气化方法在气化进行阶段的末期，通过调节地下气化炉内的气压依然无法实现汇水量稳定的情况下，通过进气通道向气化面注水，以维持气化面实际汇水量的稳定，利于气化工艺的稳定进行。
[0106] 3.本发明煤炭地下气化方法在控制地下气化炉内的气压和注水阶段能够利用公式及参数计算地下气化炉内的气压及注水量，可以实现自动控制。
[0107] 4.本发明煤炭地下气化方法刚开始气化时实际汇水量远大于气化工艺需水量，则可以设定较大的地下气化炉的开始气压值，极端条件下，比如当地下气化炉的开始气压值达到或者大于顶板含水层的水压值时实际汇水量依然大于气化工艺需水量，可以先行从气化炉内抽取一定的水量，利于气化工艺的稳定进行。
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