获取煤炭地下气化模型试验炉燃空区形状的方法

摘要

本发明公开的是一种获取煤炭地下气化模型试验炉内燃空区形状的方法，包括：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；向燃空区中注入发泡剂组合物原料；使发泡剂组合物原料在燃空区中发泡、固化为发泡成形物；以及根据发泡成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。发泡剂组合物充填法测量燃空区的成本比较低，而且能够得到完整的燃空区三维形状。

权利要求

1.一种获取煤炭地下气化模型试验炉内燃空区形状的方法，包括以下步骤：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；

向燃空区中注入发泡剂组合物原料；

使发泡剂组合物原料在燃空区中发泡、固化为发泡成形物；以及根据发泡成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据发泡成形物的三维形状获得燃空区的三维形状的步骤包括：测量发泡成形物的尺寸；以及

对测量的尺寸进行计算机处理，获取燃空区的多种形状图。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，根据发泡成形物的三维形状获得燃空区的三维形状的步骤包括：采用成像系统获取发泡成形物的图像，并对获取的图像数据进行计算机处理，以获取燃空区的多种形状图。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，向燃空区中注入发泡剂组合物原料的步骤包括：根据燃烧煤的体积估算燃空区的体积，以及

根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，根据燃烧煤的体积估算燃空区的体积，采用的计算公式为：其中，V空为燃空区的体积且单位为Nm3，V煤气为生产的煤气体积且单位为Nm3；XCO％、XCO2％、XCH4％、X其它％为煤气中各含碳组分的体积百分含量，ρ为煤的密度且单位为kg/Nm3，Cad％为煤的碳的质量百分比，Aad％为煤中灰分的体积含量。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量的步骤包括：根据发泡剂组合物原料发泡后体积增至预定倍数约等于燃空区的体积来估算发泡剂组合物原料的体积，作为发泡剂组合物原料的所述需用量。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量的步骤包括：根据发泡剂组合物原料每单位质量的发泡体积和估算的燃空区体积来估算发泡剂组合物原料的质量，作为发泡剂组合物原料的所述需用量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的发泡剂组合物是聚氨酯类发泡剂组合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述聚氨酯类发泡剂组合物包括多异氰酸酯和多羟基化合物两种主要原料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，还包括在向燃空区中注入发泡剂组合物原料之前给发泡剂组合物原料降温的步骤，以推迟所述发泡剂组合物原料的发泡时间。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的发泡剂组合物是偶氮类发泡剂组合物。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述的偶氮类发泡剂组合物选自偶氮二甲酰胺发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异丙酯发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异酯发泡剂组合物。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括在使发泡剂组合物原料在燃空区中发泡、固化为发泡成形物之后剥离发泡成形物外的覆盖物的步骤。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括在向燃空区中注入发泡剂组合物原料之前在发泡剂组合物原料中加入阻燃剂的步骤。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，

当采用气化剂进气管作为向燃空区注入发泡剂组合物原料的通道时，在注入发泡剂组合物原料之前，将气化剂进气管向上提起一段距离。

16.根据权利要求2或3所述的方法，其中，燃空区多种形状图包括：三维立体图、各角度剖视图、曲率图、切片图。

17.一种获取煤炭地下气化模型试验炉内燃空区形状的方法，包括以下步骤：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；

向燃空区中注入填充材料以充满燃空区；

使填充材料在燃空区中形成一体成形物；

根据所形成的一体成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。

说明书

获取煤炭地下气化模型试验炉燃空区形状的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤炭地下气化模型试验，尤其涉及一种获取煤炭地下气化模型试验炉燃空区形状的方法。

背景技术

[0002] 煤炭地下气化就是通过钻孔向地下煤层输送气化剂并点燃煤层，使煤层进行有控制的燃烧气化，生成的可燃性气体再通过钻孔采集至地面进行利用。对于开采比较困难的地下煤炭资源，例如煤层比较深、或者煤层位于不易移除的物体如建筑物、山脉、水体等的下面、或者煤层中的杂质例如灰分含量比较高，以至于开采这样的地下煤炭资源成本太高。在这种情况下，往往选择煤炭地下气化技术使煤炭在地下直接燃烧气化，生成可燃性气体加以利用。

[0003] 为此，研究燃空区对于研究煤炭地下燃烧气化工作面的扩展特性，指导现场煤炭地下气化生产具有重要意义：通过研究燃空区水平截面的纵横比，获取布设多条气化通道时的合适间距；通过研究燃空区水平截面的横向跨度，获知避免煤层顶板大面积塌陷的燃空区最大横向跨度；通过研究燃空区垂直截面(垂直于气化通道的截面)沿气化通道的变化，得到燃烧推进过程的一些倾向性的发展趋势，等。

[0004] 由于从野外地下煤层中的燃空区获取燃空区形状是非常困难的，为此研发了采用地面的模型试验炉通过试验获取燃空区形状的方法。在地面模型试验炉中，为了更真实地模拟地下煤层的结构，会在煤层的周围布置模拟土层或岩层(水泥层)，燃烧气化结束后，燃空区通常被高温作用后的土层或岩层这些比较脆弱的外壳裹覆，在进入燃空区的时候很容易破坏外壳，进而破坏燃空区的形状。另外，对于较小的燃空区，进入燃空区获取其形状尺寸数据是不可能的。

[0005] 已提出一种空腔激光自动扫描系统，这种空腔激光自动扫描系统是一种微型的3D激光扫描系统，可安全、快速地实现空腔扫描。在这种空腔激光自动扫描系统中，探头直径仅为50mm，可以沿钻孔深入到难以接近的空腔如地下空腔内，探头内置激光摄像头便于看到钻孔内部结构以及测量过程中遇到的各种障碍物，同时还能辨识钻孔在空腔中的入口，从而探头一旦进入空腔，激光摄像头向外张开，开始扫描空腔的三维形态及其表面反射率。但这种传统的空腔激光自动扫描系统对于内部结构比较不规则的空腔或洞穴来讲，在不增加激光探头下放位置的情况下应用效果不佳，或许会造成有些凹陷的地方被遮挡扫描不出来，而增加激光探头下放位置将会相应地提高使用成本。

[0006] 美国专利公开号US7645097公开了一种利用膨胀材料充填地下空穴的方法，该方法包括向地下空穴中不完全充填固态或液态填料，还包括向地下空穴充填流态合成物质，该合成物质通过化学反应能够膨胀、固化。经过如此充填后的含空穴或空洞地层的承重能力有大幅度提高，主要用于为地面建筑物构筑坚实地基。

[0007] 美国专利公开号US4744700公开了一种完全充填废弃矿井地下采空区以避免地层塌陷的方法，包括：向矿井和采空区充填可膨胀定形的物质，这些物质发生化学催化发泡反应并固结在一起，反应所需热量由物质自身的聚合反应提供。

发明内容

[0008] 考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种获取煤炭地下气化模型试验炉燃空区形状的方法，借助发泡剂组合物充填模型试验炉中脆弱外壳裹覆下的燃空区，在发泡剂组合物固化成形后，剥离外壳，根据所形成的发泡成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。

[0009] 根据本发明，提供一种获取煤炭地下气化模型试验炉内燃空区形状的方法，包括以下步骤：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；向燃空区中注入发泡剂组合物原料；使发泡剂组合物原料在燃空区中发泡、固化为发泡成形物；根据发泡成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。

[0010] 通过本发明的发泡剂组合物充填法获得燃空区形状的成本比较低，而且能够得到完整的燃空区三维形状。

[0011] 根据本发明的一个实施例，根据发泡成形物的三维形状获得燃空区的三维形状的步骤包括：测量发泡成形物的尺寸；以及根据测量的尺寸进行计算机处理，获取燃空区的多种形状图。

[0012] 根据本发明的另一个实施例，根据发泡成形物的三维形状获得燃空区的三维形状的步骤包括：采用成像系统获取发泡成形物的图像，并对获取的图像数据进行计算机处理，以获取燃空区的多种形状图。

[0013] 根据本发明的一个实施例，向燃空区中注入发泡剂组合物原料的步骤包括：根据燃烧煤的体积估算燃空区的体积，以及根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量。

[0014] 其中，根据燃烧煤的体积估算燃空区的体积，采用的计算公式为：

[0015]

[0016] 其中，V空为燃空区的体积且单位为Nm3，V煤气为生产的煤气体积且单位为Nm3；XCO％、XCO2％、XCH4％、X其它％为煤气中各含碳组分的体积百分含量，ρ为煤的密度且单位为
3
kg/Nm，Cad％为煤的碳的质量百分比，Aad％为煤中灰分的体积含量。

[0017] 根据本发明的一个实施例，根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量的步骤包括：根据发泡剂组合物原料发泡后体积增至预定倍数约等于燃空区的体积来估算发泡剂组合物原料的体积，作为发泡剂组合物原料的所述需用量。

[0018] 根据本发明的另一个实施例，根据燃空区的体积估算发泡剂组合物原料的需用量的步骤包括：根据发泡剂组合物原料每单位质量的发泡体积和估算的燃空区体积来估算发泡剂组合物原料的质量，作为发泡剂组合物原料的所述需用量。

[0019] 根据本发明的一个实施例，所述的发泡剂组合物是聚氨酯类发泡剂组合物。

[0020] 所述聚氨酯类发泡剂组合物可包括多异氰酸酯和多羟基化合物两种主要原料。

[0021] 根据本发明的一个实施例，在向燃空区中注入发泡剂组合物原料之前，给发泡剂组合物原料降温，以推迟所述发泡剂组合物原料的发泡时间。

[0022] 根据本发明的一个实施例，所述的发泡剂组合物是偶氮类发泡剂组合物。

[0023] 所述的偶氮类发泡剂组合物可选自偶氮二甲酰胺发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异丙酯发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异酯发泡剂组合物。

[0024] 根据本发明的一个实施例，还包括在使发泡剂组合物在燃空区中发泡、固化为发泡成形物之后剥离发泡成形物外的覆盖物的步骤。根据本发明的一个实施例，在向燃空区中注入发泡剂组合物原料之前，在发泡剂组合物原料中加入阻燃剂。

[0025] 根据本发明的一个实施例，当采用气化剂进气管作为向燃空区注入发泡剂组合物原料的通道时，在注入发泡剂组合物原料之前，将气化剂进气管向上提起一段距离。

[0026] 根据本发明的方法，可获得的燃空区多种形状图包括：三维立体图、各角度剖视图、曲率图、切片图等。

[0027] 根据本发明的另一方面，提出一种获取煤炭地下气化模型试验炉内燃空区形状的方法，包括以下步骤：使煤炭在试验炉内燃烧气化以形成燃空区；向燃空区中注入填充材料以充满燃空区；使填充材料在燃空区中形成一体成形物；根据所形成的一体成形物的三维形状，获得燃空区的三维形状。

[0028] 为了使本发明的目的、特征及优点能更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

[0029] 图1是根据本发明的一种示例性实施例的煤炭地下气化模型试验炉的示意图。

[0030] 图2是图1所示的煤炭地下气化模型试验炉沿模拟煤层长度方向垂直剖切的包含燃空区的炉膛结构的剖视图，在燃空区中填充有发泡成形物；

[0031] 图3A是图1所示的煤炭地下气化模型试验炉沿垂直模拟煤层长度方向剖切的煤层燃烧前的炉膛的剖视图；

[0032] 图3B是图1所示的煤炭地下气化模型试验炉沿垂直模拟煤层长度方向剖切的煤层部分燃烧后形成燃空区的炉膛的剖视图；

[0033] 图3C是图1所示的煤炭地下气化模型试验炉沿垂直模拟煤层长度方向剖切的发泡剂组合物充填燃空区后的炉膛的剖视图；

[0034] 图4是计算机软件处理后得到的燃空区形状的立体图。

具体实施方式

[0035] 以下仅通过例子说明本发明的具体实施方式。本发明亦可通过其它不同的方式加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可在不悖离本发明的总体构思的情况下进行各种调整与变更。再者，附图仅以示意方式说明本发明的基本构想，并不一定按比例绘制，且图示中仅显示与本发明有关的组件，但显然本发明可根据实际应用包括其它的部件。

[0036] 如图1所示，示出了一种根据本发明的示例性实施例的用于煤炭地下气化中试试验的气化炉。所述中试试验用于对地下的地质情况进行模拟，在此基础上进行地下煤的气化模拟试验。所述气化炉包括：壳体8；壳体8内部设有长方体形的炉膛4，炉膛4内用于装填待气化的煤块；所述壳体8与炉膛4之间设有耐火材料层9。壳体8上设置有与炉膛4连通的气化剂进口1和煤气出口10；例如用于向炉膛4内注浆的注浆孔6；用于温度、压力和气体组份的测量的测量孔7；用于观察炉内情况的高温摄像系统观视口5以及人孔3。
所述人孔3采用密封封头进行密封，封头内部设有隔热密封塞2。根据需要，所述壳体8上还可以设置其它辅助开口，例如、用于气化炉点火的点火装置口、用于模拟地下含水层时水管道的进口等。这些开口在不需要时可利用法兰盘密封。并且，各种开口的数量也可以根据需要任意设定。

[0037] 在进行煤炭地下气化试验前，首先在气化炉内布置能模拟煤层及其周围地质结构的模拟煤层结构。在所述模拟煤层结构中，如图2、图3A-3C所示，煤层14下面有水泥层13和黄土层17以模拟煤层底板，煤层的四周和上面也由水泥层13和黄土层17填实密封。在布置煤层14时，在煤层底部沿煤层长度方向布置至少一条气化通道12。气化剂进口1和煤气出口2与气化通道12(见图3A)连通。

[0038] 在布置好模拟煤层结构后，将从气体供应管道输送的气化剂例如空气、氧气和水蒸汽等从气化剂进口1喷入炉膛4中。通过设置在点火装置通道5内的点火装置，例如电子点火棒，点燃煤块。通过选择并控制气化剂的压力，在气化炉内对所装填的煤块进行常压或加压烧烧气化反应。反应生成的可燃气体如H2、CO、CH4等和杂质气体如H2S、CO2、N2等从煤气出口2排出到煤气净化系统进行净化后加以利用。

[0039] 在试验过程中，通过所述多个辅助孔7中的至少一些辅助孔内设置的温度、压力、气体组份传感器来测量气化炉内不同反应区间的温度、压力、气体组份，将测量结果通过信号线传输到远程中央处理器并在显示终端上显示。可选地，可通过在高温摄像观视口5中设置的高温摄像头对炉内燃烧情况进行视觉监视。

[0040] 关于气化炉的进一步结构及气化工艺的详细说明可参见专利申请公开CN101586915，其内容通过引用合并在本公开内容中。

[0041] 经过一段时间的燃烧气化反应后，一部分煤炭气化，形成燃空区18，在燃空区18四周的煤炭、水泥层和黄土经过高温作用后变得疏松、脆弱，燃空区被这些脆弱的水泥层和黄土包裹着，承重能力很差，在没有对燃空区进行保护的情况下，进入气化炉内会破坏燃空区的形状。

[0042] 根据本发明的一个实施例，为了获得燃空区的完整形状，通过气化时的气化剂进口1向燃空区18内注入一定量的液态发泡剂组合物原料，发泡剂组合物原料的用量可以根据燃空区的体积进行估算。例如根据发泡剂组合物原料发泡后体积增至预定倍数约等于燃空区的体积来估算发泡剂组合物原料的体积，或者根据发泡剂组合物原料每单位质量的发泡体积和估算的燃空区体积来估算发泡剂组合物原料的质量。在注入液态发泡剂组合物原料经过一段时间后，发泡剂组合物原料完成发泡、充满燃空区并固化为发泡成形物15。此后，通过人孔3，进入气化炉内，剥离出发泡成形物外裹覆的水泥、黄土和残留的煤炭，得到完整的发泡成形物，即是燃空区的原形。因此，根据剥离后的发泡成形物的三维形状，可获得燃空区的三维形状。

[0043] 根据本发明的一个实施例，可通过测量发泡成形物的各种具体尺寸，将这些尺寸参数输入计算机，通过计算机处理，形成燃空区的多种形状图，随后可以对燃空区进行各种计算分析，得到燃空区水平截面的纵横比、横向跨度等。所用的计算机软件包括AutoCAD、PR0/E、CATIA、Solidworks等，但不限于以上几种，其它可以对尺寸参数进行处理以得出燃空区形状的计算机软件均可以使用。给出的燃空区多种形状图包括：三维立体图、各角度剖视图、曲率图、切片图等。

[0044] 根据本发明的另一个实施例，可采用特殊成像系统获取发泡成形物的图像，并对获取的图像数据进行计算机处理，以获取燃空区的多种形状图。特殊成像系统可以是工业CT扫描系统、双目立体摄像装置、或者激光扫描系统，其主要特征在于能够将实物的三维形状转化为数字信息输入计算机，并在计算机中进行各种处理。

[0045] 根据剥离后的发泡成形物的三维形状获得燃空区的三维形状的方法不限于以上几种，本领域技术人员可选用其它现有的或将来的图形获取和分析技术实现上述目的。

[0046] 通过本发明的发泡剂组合物充填法获得燃空区形状，成本比较低，而且能够得到完整的燃空区三维形状。

[0047] 根据本发明的一个实施例，燃空区的体积可采用如下方法计算：

[0048] 测量生产的煤气体积V煤气(单位：Nm3)、煤气中各含碳组分的体积百分含量(XCO％、XCO2％、XCH4％、X其它)、煤的含碳量Cdaf％(质量百分比)和煤的密度ρ(单位：kg/3
Nm)，根据碳平衡原理，计算燃烧煤的体积V煤，减去燃烧残留灰分的体积即为燃空区的体积
3
V空(单位：Nm)。具体如下：

[0049] 根据碳平衡：

[0050]

[0051] 推导燃空区体积：

[0052]

[0053] 其中，Aad％为煤中灰分的体积含量。在本发明中，针对聚氨酯类发泡剂组合物，为了使流体在燃空区中分布得更充分，可以在充填之前，降低发泡剂组合物的温度来延长发泡剂组合物在燃空区中的发泡、固化时间；而对于高温膨胀类的发泡剂组合物，需要根据发泡剂组合物的发泡温度，决定气化炉降温程度以及发泡剂组合物注入燃空区的时间。

[0054] 例子1

[0055] 例子1利用聚氨酯类发泡剂组合物原料进行发泡。

[0056] 在如图1所示的炉膛4中布置了煤层及其外围的水泥层和黄土层，填满了整个炉膛4，密封炉膛4后，通过气化剂进口1注入气化剂，并点燃煤层14，使煤层燃烧气化，并通过煤气出口10排出生成的煤气。此时，煤层14中的一部分煤燃烧气化掉，形成燃空区。图3A和3B分别是模拟煤层气化前和气化后的垂直于气化通道的炉膛内截面视图。其中，在图
3B中示出了气化后形成的燃空区18。

[0057] 在形成燃空区后，如图2所示，从气化剂进口1向燃空区中通入氮气或水蒸汽，给燃空区降温，将温度降至40℃以下。然后，将气化剂进口1与地面输气管道分离开。并将靠近进气端的注气管向上提起0.5m左右(例如图2中左侧的气化剂进气管1)，以避免一部分发泡剂组合物在注气管内发泡，并有利于发泡剂组合物在燃空区中流动。在一种实施例中，可采用插入气化炉中的其它管子向炉膛内注气。也可采用多根管子向炉膛内注气。

[0058] 通过计算燃空区的体积估算充填液态聚氨酯类发泡剂组合物的用量。作为液态聚氨酯类发泡剂组合物的一个例子，其包括A、B原料，分别为二异或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物，在此选用二异氰酸酯和多元醇。由于液态聚氨酯类发泡剂组合物发泡后体积膨胀为原来的18～45倍，因此，用计算的燃空区的体积除以发泡倍数，即得到液态聚氨酯类发泡剂组合物混合原料的体积。

[0059] 将A、B原料按体积比大约1∶1配制。保持两者为20℃左右的液体。另外，为了避免发泡剂组合物遇到高温燃烧，可向其中添加少量的阻燃剂。阻燃剂的比例可为1％～10％。

[0060] 将A、B两种原料边搅拌混合边从气化剂进口1灌注入燃空区，整个注入过程要在大约1分钟内完成。

[0061] 注入后等待约半个小时，在这段时间内发泡剂组合物能够充分进行发泡，填充燃空区，并固化为发泡成形物15，如图2和3C所示。图2是沿气化通道长度方向的、发泡剂组合物发泡并固化后的炉膛内截面视图。。图3C是垂直于气化通道的、发泡剂组合物发泡并固化后的炉膛内截面视图。

[0062] 之后，例如采用吊车移开图1中的包含隔热塞2的密封封头，从人孔3进入气化炉膛4，清理发泡成形物外15的土层、水泥层和残留煤炭，剥离出完整的发泡成形物15。

[0063] 在炉膛内或将发泡成形物从人孔运出气化炉后，测量形成的发泡成形物的各处详细尺寸，应用计算机处理成三维的燃空区形状，如图4所示。图4示出了从不同角度观看的燃空区的三维形状。

[0064] 在发泡成形物整体无法运出气化炉的情况下，可在炉内将发泡成形物整体分割成若干块，从气化炉内取出，再拼接成原形，即为炉内燃空区的形状。

[0065] 例子2

[0066] 例子2与例子1大致类似，下面仅描述例子2的与例子1不相同的内容。

[0067] 在例子2中，为了使聚氨酯发泡剂组合物充分发泡并填充燃空区，可以在充填之前，降低发泡剂组合物的温度来延长发泡剂组合物在燃空区中的发泡、固化时间。即在例子1中注入A、B原料之前，增加了对A、B原料进行降温的步骤，使A、B原料保持为大约10℃以下的液体。这样可以推迟发泡剂组合物的发泡时间。

[0068] 注入后等待半个小时以上，例如1小时，在这段时间内发泡剂组合物能够充分进行发泡、充满燃空区，并固化，形成发泡成形物15，如图2和3C所示。

[0069] 在发泡成形物整体无法运出气化炉的情况下，可在炉内将发泡成形物整体分割成若干块，从气化炉内取出，再拼接成原形，即为炉内燃空区的形状。

[0070] 测量所形成的发泡成形物的各处详细尺寸，应用计算机处理成三维的燃空区形状，如图4所示。

[0071] 例子3

[0072] 例子3采用高温发泡剂组合物，例如偶氨类发泡剂组合物。其在较高的温度下发泡，因此发泡时不用将气化炉的温度降得很低，可以利用气化炉内的余热促进发泡剂组合物发泡。

[0073] 所述的偶氮类发泡剂组合物可选自AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异丙酯发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异酯发泡剂组合物等。在此选用AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂组合物。

[0074] 在如图1所示的炉膛4中布置了煤层及其外围的水泥层和黄土，填满了整个炉膛4，密封后点燃煤层，并通过气化剂进口1注入气化剂和从煤气出口10排出生成的煤气，将煤层中的一部分煤燃烧气化掉。

[0075] 通入氮气或水蒸汽给燃空区降温，将温度降至150℃～200℃，将气化剂进口1与地面管道分开，并将靠近进气端的注气管向上提起0.5m左右，避免一部分发泡剂组合物在注气管内发泡，并有利于发泡剂组合物在燃空区中流动。

[0076] 通过如上所述计算燃空区的体积估算充填发泡剂组合物原料的用量，AC发泡剂组合物按发气量250ml/g计算，因此可用计算的燃空区的体积除以发气量得到液态AC发泡剂组合物的需用质量。

[0077] 将液态AC发泡剂组合物通过气化剂进口1灌注入燃空区，整个注入过程要在大约3分钟内完成。

[0078] 注入后等待约半个小时，在这段时间内发泡剂组合物能够充分进行发泡并固化，发泡剂组合物固化后炉膛的示意剖面图如图2所示。图2是沿气化通道长度方向的垂直剖视图。在模拟煤层气化前、气化后以及发泡剂组合物充填燃空区后，垂直于气化通道的炉膛内截面视图如图3A-3C所示。

[0079] 之后，等到炉内的温度降到常温(最高不超过40℃)后，采用吊车移开图1中的包含隔热塞2的密封封头，从人孔3进入气化炉膛4，清理发泡成形物外的土层、水泥层和残留煤炭，剥离出完整的发泡成形物。

[0080] 在形成的发泡成形物整体无法运出气化炉的情况下，可在炉内将发泡成形物分割成若干块，从气化炉内取出，再拼接成原形，即为炉内燃空区的形状，然后利用工业CT扫描系统对拼接后的发泡成形物进行扫描，将获取的信息输入计算机，处理成三维的燃空区形状，如图4所示。

[0081] 如上所述，本发明可获得煤炭地下气化模型试验炉内燃空区的三维形状，可应于煤炭地下气化技术的开发研究。可以解决传统的空腔激光自动扫描系统中存在的设备使用维护费用昂贵，以及可能存在的不能全部扫描的技术问题。

[0082] 以上描述仅示例性地说明了本发明的具体实施例，而非用于限制本发明，熟知本领域的技术人员应明白，在不偏离本发明的实质的情况下，可对本发明的各种细节进行改变。例如，发泡剂组合物可以是硬质聚氨酯类发泡剂组合物、偶氮类发泡剂组合物(如：AC(偶氮二甲酰胺)发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异丙酯发泡剂组合物、偶氮二甲酸二异酯等)等，但不局限于以上几种。其它的发泡剂组合物也可以使用。对于不同的发泡剂组合物，发泡剂组合物灌注时气化炉内的温度以及发泡剂组合物填充用量、温度、降温幅度、固化时间等可以不同，阻燃剂的比例也可以不同。并且，本发明也包括采用其它填充后膨胀的等同于发泡剂组合物的填充剂来填充燃空区，甚至可采用填充后不膨胀或发泡的填充剂，只要是填充后能够获得燃空区的完整形状即可。上述变化和等同替代都在本发明的范围内。