气化采煤地表氡浓度变化规律研究

发布时间：2017-09-06 17:08

  本文关键词：气化采煤地表氡浓度变化规律研究

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【摘要】：煤炭地下气化是一项能源综合性生产开发新技术,能够对废弃的、常规方法不可开采的或者开采不经济的煤炭资源经地下气化转变成煤气,以供民用或者工业生产使用。目前我国正处于能源结构的调整阶段,对能源生产方式与能源开发利用率都提出了更高的要求。相比与传统的煤炭开采利用方式,煤炭地下气化在环境保护、能源开发利用率、经济效益、生产安全性等方面都具有明显优势。随着我国气化采煤技术的不断发展,已从实验研究阶段逐步过渡到商业化生产阶段。然而商业化生产主要的瓶颈在于生产的可燃气体的浓度、组分和热值不稳定,解决这一问题需实现对地下煤层燃烧状态进行有效监控,以此控制气化燃烧过程,而这是地下气化的一大难点。本文以国家自然科学基金项目《气化采煤中气化炉温度场获取壤中氡方法研究》为基础,在内蒙古某煤炭气化试验区应用地表壤中氡测量方法监测煤炭地下气化过程中的燃烧状态。运用传统统计方法、趋势面分析法、小波分析法分析研究气化试验区氡浓度在气化进程中不同时间段异常分布特征,研究发现这三种方法圈定的氡异常分布与地下燃烧区温度场存在一定的关系。其中趋势面分析法所圈定的壤氡异常分布及变化趋势与地下燃烧区温度场较吻合,在圈定地下燃烧区上有着较好的应用效果。地表土壤氡浓度会随外界因素诸如气温、地温、湿度等变化而改变,为此在气化采煤试验区分别对原始状态下以及气化炉燃烧状态下结合相关分析与回归分析开展地表土壤氡浓度日变化规律及其影响因素研究,从不同气象条件下分析土壤氡浓度变化规律及其主导影响因素。研究表明,不同的气象条件下无论哪种状态地表氡浓度变化规律存在差异且主导因素也不同,此外受地下气化炉影响地表土壤温度相比于原始状态下有着显著的变化;在气化炉燃烧前的自然状态下,当土壤湿度较低且变化不大,此时由土壤温度滞后产生的空气温度与土壤温度差成为土壤氡浓度日变化的主导因素,造成了地表土壤氡浓度日变化的反常以及土壤温度与氡浓度的负相关性;在气化炉燃烧的状态下,气象条件为雨晴雨时,土壤氡浓度呈现早晚低,中午高的规律,其主导因素是空气温度与土壤湿度;而在晴后持续降雨的条件下,土壤温度成为土壤氡浓度变化的主导因素。总体来说,土壤氡浓度日变化是各种影响因素共同作用的结果,而影响因素中主导因素是引起土壤氡浓度变化的关键。煤地下气化燃烧温度获取对于煤气化燃烧状态的监测具有重要作用,为此展开运用主成分析与神经网络建立不同参数下阵列式壤氡测量值所对应地下温度场模型研究。建立多参数神经网络壤氡模型来验证神经网络地下温度场模型的可行性。研究表明,结合主成分分析提取相关特征量,建立的多参数神经网络壤氡模型是有效的,此外神经网络反应出了对训练样本的高度敏感性,若能对训练样本进一步细化且使样本更具代表性,对于建立多参数神经网络地下气化温度场模型同样可行且有效,从而可以得到不同参数下阵列式壤氡测量值对应的地下气化煤层的温度值,这对于监控煤地下气化状态具有重要意义。
【关键词】：气化采煤 壤氡浓度 影响因素 异常圈定 神经网络
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD841
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-15
• 1.1 选题依据及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 研究内容与思路14-15
• 第2章 氡基本性质及燃烧区氡异常形成机理15-26
• 2.1 氡的基本性质15-19
• 2.1.1 氡在岩石与土壤中的分布及氡的来源15-16
• 2.1.2 氡的物理性质16
• 2.1.3 氡的化学性质16
• 2.1.4 氡的吸附性质16-17
• 2.1.5 氡的辐射性质17
• 2.1.6 氡的迁移17-19
• 2.2 气化采煤地表氡异常形成机理19-26
• 2.2.1 气化采煤简介19-20
• 2.2.1.1 气化采煤过程与原理19-20
• 2.2.1.2 气化采煤技术主要工艺20
• 2.2.2 煤层及覆岩中放射性核素分布20-22
• 2.2.3 气化温度对氡分布的影响22-25
• 2.2.4 气化温度对煤层覆岩的影响25
• 2.2.5 气化燃烧区氡向上迁移25-26
• 第3章 壤中氡测量方法26-31
• 3.1 活性炭测氡法26-27
• 3.1.1 活性炭测氡法原理26
• 3.1.2 活性炭测氡法特点26
• 3.1.3 活性炭测氡与布局26-27
• 3.2 扩散式累积法壤中氡α能谱测量方法27-31
• 3.2.1 氡扩散累积原理27-29
• 3.2.2 基于扩散累积原理α能谱测氡仪特点29
• 3.2.3 扩散式累积法壤中氡α能谱测量与布局29-31
• 第4章 氡数据分析31-58
• 4.1 土壤氡浓度日变化规律31-38
• 4.1.1 土壤氡初始浓度测量阶段32-35
• 4.1.2 地下气化炉燃烧阶段土壤氡浓度变化35-38
• 4.2 气化采煤地表壤氡异常圈定38-51
• 4.2.1 传统统计法圈定壤氡异常38-40
• 4.2.2 趋势面分析法圈定壤氡异常40-44
• 4.2.3 小波分析法圈定壤氡异常44-51
• 4.3 神经网络壤氡模型51-58
• 4.3.1 神经网络的特点51
• 4.3.2 神经网络的选择51
• 4.3.3 BP神经网络的结构与原理51-53
• 4.3.4 设置训练参数53
• 4.3.5 建立BP神经网络壤氡模型53-54
• 4.3.6 结果与讨论54-58
• 结论58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63
• 攻读学位期间取得学术成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邹功江;葛良全;赵剑锟;谷懿;罗耀耀;卢贞瑞;;岩石氡析出的瞬态响应[J];成都理工大学学报(自然科学版);2015年03期

2 戴剑勇;石竞羽;;基于氡析出机制的铀矿井巷道通风可靠性分析[J];核技术;2015年01期

3 汪栋;方方;丁卫撑;石慧;;土壤氡浓度日变化影响因素研究[J];物探与化探;2014年03期

4 彭俊哲;赵桂芝;肖德涛;傅燕;陈泽广;符适;孙浩;;土壤潜势氡浓度快速测量方法理论模型的建立与验证[J];原子能科学技术;2013年05期

5 葛良全;邹功江;谷懿;李业强;姜海静;徐立鹏;;非稳态条件下壤中氡浓度数理模型探讨[J];成都理工大学学报(自然科学版);2012年03期

6 李洪艺;张澄博;梁森荣;张永定;;断裂带土中氡浓度影响因素分析及特征曲线应用[J];上海国土资源;2011年01期

7 王博;黄辅琼;简春林;;嘉峪关断层带土壤气氡的影响因素及映震效能分析[J];中国地震;2010年04期

8 黄洪全;何子述;方方;龚迪琛;;随机信号的多分辨率模型[J];原子能科学技术;2010年07期

9 姚慧敏;王志刚;;蓟县山前土壤氡浓度与断裂和地热关系研究[J];地质调查与研究;2009年03期

10 何登良;刘家琴;王海滨;罗娅君;;环境中氡及其子体的危害与防治[J];绵阳师范学院学报;2007年08期

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本文编号：804370