煤炭地下氣化煤氣擴(kuò)散規(guī)律數(shù)值模擬研究

李 鑫，張 勇，宋曉婷

(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京東燕郊 065201)

煤炭地下氣化煤氣擴(kuò)散規(guī)律數(shù)值模擬研究

李 鑫1，張 勇2，宋曉婷2

(華北科技學(xué)院安全工程學(xué)院，北京東燕郊 065201)

對(duì)煤炭地下氣化原理，氣體擴(kuò)散原理進(jìn)行分析，以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件(CFD)為基礎(chǔ)，模擬分析CO在不同泄漏速度、不同通風(fēng)速度的情況下在巷道中的體積分?jǐn)?shù)，得出隨著泄漏速度的增大，煤氣中毒性增大，發(fā)生煤氣爆炸的可能性也逐漸增高;隨著風(fēng)速的加大，危險(xiǎn)區(qū)域會(huì)逐漸向下風(fēng)向和靠近泄漏口一側(cè)偏移的擴(kuò)散規(guī)律。當(dāng)發(fā)生煤氣泄漏應(yīng)采取加大通風(fēng)來稀釋煤氣濃度，保證人員安全的措施。

煤炭地下氣化;煤氣泄漏;數(shù)值模擬：擴(kuò)散規(guī)律

Abstract：The principle of underground coal gasification and the principle of gas diffusion are analyzed，based on the computational fluid dynamics software(CFD)，the volume fraction of CO in the roadway is simulated and analyzed with different leakage rates and different ventilation velocities.A diffusion law is obtained that with the increase of leakage rate，the toxicity in gas increases，the possibility of gas explosion also gradually increases.With the increase of wind velocity，the dangerous area will gradually shift downwind and close to the side of the leakage port.When gas leakage occurs，more ventilation should be adopted to dilute the gas concentration and ensure the safety of personnel.

Key words：Underground coal gasification;gas leakage;numerical simulation;diffusion law

0 引言

19世紀(jì)80～90年代門德列夫首先在世界上提出了煤炭地下氣化原理［1］，并指出了實(shí)現(xiàn)的工業(yè)途徑。隨后美國(guó)、歐洲［2－3］、中國(guó)等相繼開始進(jìn)行煤炭地下氣化試驗(yàn)并取得大量成果［4］。但目前對(duì)煤炭地下氣化的研究多集中在工業(yè)試驗(yàn)和生產(chǎn)工藝上［5］，對(duì)安全的研究相對(duì)較少，而安全是整個(gè)項(xiàng)目順利進(jìn)行的保障，需對(duì)煤炭地下氣化安全問題進(jìn)一步研究。運(yùn)用流體力學(xué)知識(shí)和CFD相關(guān)理論，建立煤氣在巷道中擴(kuò)散的模型，然后建立物理模型，選取煤氣組分?jǐn)?shù)據(jù)，通過FLUENT軟件對(duì)井下巷道煤氣泄漏進(jìn)行模擬，分析煤氣在巷道中擴(kuò)散規(guī)律，然后對(duì)不同影響因素下煤氣在巷道內(nèi)的擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行分析。根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)泄露事故提出應(yīng)急對(duì)策。

1 煤炭地下氣化原理

煤炭地下氣化定義：將地下煤炭有控制燃燒、產(chǎn)生可燃?xì)怏w的一種開發(fā)清潔能源與化工原料的新技術(shù)［6］。……