一種地下氣化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地下氣化裝置，包括依次連通的進氣通道、氣化通道和出氣通道，所述地下氣化裝置還包括通入其中的管道，所述管道的第一端口伸出地面，第二端口位于氣化通道中；所述第二端口連接有高壓流體吹掃裝置，用于清除地下煤層氣化產(chǎn)生的積灰；所述管道伸出地面部分與拖拽裝置連接，用于拖拽管道，使高壓流體吹掃裝置移動。本發(fā)明通過在地下氣化裝置中通入設置有高壓流體吹掃裝置的管道，噴出高壓流體清除煤層氣化工作面的積灰，裸露出新鮮的煤層與氣化劑充分接觸，提高氣化效率和煤氣的質量，并通過地面的拖拽裝置實現(xiàn)高壓流體吹掃裝置隨氣化工作面的移動而移動的目的，完全適合于煤層地下氣化的需要。
【專利說明】—種地下氣化裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭地下氣化【技術領域】，具體涉及一種地下氣化裝置。
【背景技術】
[0002]煤炭地下氣化是開采煤炭的一種新工藝，首先從地表沿煤層開掘兩條巷道——進氣通道和出氣通道，然后在煤層中靠下部用一條水平巷道(即氣化通道)將進氣通道和出氣通道連接起來，被巷道所包圍的整個煤體，就是將要氣化的區(qū)域，稱之為氣化盤區(qū)，或稱地下氣化裝置；之后通過進氣通道向煤層輸送氣化劑并點燃煤層使之進行燃燒氣化，從出氣通道中排出燃燒氣化氣體即煤氣。
[0003]在煤炭地下氣化過程中，氣化工作面上會附著煤灰，隨著燃燒的進行，煤灰厚度越來越大，達到一定厚度時，在重力的作用下會自動剝落外層，進行灰層變薄，等待再次積累至Ij一定厚度剝落夕卜層(Laboratory studies on combustion cavity growth in lignitecoal blocks in the context of underground coal gasification, Sateesh Daggupatiet al.Energy, 35 (2010):2375_2386)。在煤層的燃燒氣化過程中，氣化工作面上附著的煤灰厚度與煤質特性有關。在燃燒氣化過程中，由于煤灰的間隔，氣化劑需要滲透過灰層或者從灰層的龜裂處透過灰層才能與煤層接觸進行反應，使得煤層與氣化劑的接觸不充分，影響煤層的氣化效率，最終影響煤氣品質。
[0004]現(xiàn)有技術雖然公開了很多地下氣化爐，如CN102562025A公開了一種帶有水泥石環(huán)的煤炭地下氣化爐，但均沒有解決氣化工作面附著有煤灰，影響氣化效率的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種地下氣化裝置，所述地下氣化裝置包括高壓流體吹掃裝置，且所述高壓流體吹掃裝置能夠清除附著在煤層氣化工作面上的積灰，并且可以實現(xiàn)隨著積灰面的移動而移動，解決了由于灰層堆積造成的煤層氣化效率低，煤氣品質差的問題。
[0006]本發(fā)明提供一種地下氣化裝置，包括依次連通的進氣通道、氣化通道和出氣通道，所述地下氣化裝置還包括通入其中的管道，所述管道的第一端口伸出地面，第二端口位于氣化通道中；所述第二端口連接有高壓流體吹掃裝置，用于清除地下煤層氣化產(chǎn)生的積灰；所述管道伸出地面部分與拖拽裝置連接。
[0007]優(yōu)選地，所述高壓流體吹掃裝置包括表面開有出氣口的流體進入管，以及設置在流體進入管出氣口上的若干流體噴射裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述流體噴射裝置為內部開有錐面螺旋管狀流體流道的圓柱體；
[0009]所述流體噴射裝置通過擋環(huán)限定在流體進入管上，以防止流體噴射裝置脫離流體進入管。
[0010]優(yōu)選地，所述流體流道起始于流體噴射裝置圓柱體底面圓心，結束于流體噴射裝置圓柱體靠近頂面的側壁。[0011]優(yōu)選地，所述流體流道與側壁相交點的切線與流體噴射裝置圓柱體底面的夾角≥ 30°。
[0012]優(yōu)選地，所述流體流道的螺旋圈數(shù)為1/4~5圈。
[0013]優(yōu)選地，所述流體流道的直徑為流體噴射裝置圓柱體高度的0.08~0.3倍。
[0014]優(yōu)選地，所述流體進入管的進風口與管道的第二端口連接。
[0015]優(yōu)選地，所述流體進入管的出風口封死，或者連接一個流體噴射裝置。
[0016]優(yōu)選地，所述地下氣化爐連接有監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括設置于出氣通道出氣口的煤氣測量裝置，用于監(jiān)測出氣通道輸出煤氣中有效成分的含量。
[0017]優(yōu)選地，所述地下氣化爐連接有控制裝置，用于控制高壓流體吹掃裝置的啟動和拖拽裝置拖拽距離。
[0018]優(yōu)選地，所述管道靠近第二端口處設置有防止管道的第二端口埋入灰層的支撐裝置；
[0019]所述支撐裝置為與管道管壁鉸接連接的支撐板，所述支撐板在拖拽過程中與管道軸線呈20°以上角度；
[0020]或者，所述支撐裝置為套在管道靠近第二端口處的支撐套，所述支撐套靠近第二端口處的厚度比遠離第二端口處的厚度大。
[0021]本發(fā)明第二方面提供一種如第一方面所述的地下氣化裝置的使用方法，所述方法包括如下步驟:
[0022](I)準備地下氣化裝置:將管道放入氣化通道，連有高壓流體吹掃裝置的管道的第二端口放置于點火點附近；管道第一端口連接拖拽裝置；
[0023](2)點火氣化煤層:進氣通道注入氣化劑；出氣通道與氣化通道的連接處點火，進行煤層的氣化；
[0024](3)啟動高壓流體吹掃裝置，對氣化過程中煤層煤壁上附著的積灰進行清除；
[0025](4)拖拽高壓流體吹掃裝置。
[0026]優(yōu)選地，步驟(3)所述啟動高壓流體吹掃裝置的過程為:當煤氣中有效組分的含量總和達到15%以上或者二氧化碳含量達到20%以上時，啟動高壓流體吹掃裝置。
[0027]優(yōu)選地，步驟(4)所述拖拽高壓流體吹掃裝置的過程為:當煤氣中有效組分的含量總和下降15%以上或者某單一有效組分含量下降20%以上時，拖拽高壓流體吹掃裝置。
[0028]優(yōu)選地，所述煤氣中有效組分的含量或二氧化碳的含量數(shù)據(jù)通過監(jiān)測裝置得到。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0030]本發(fā)明通過在地下氣化裝置中通入設置有高壓流體吹掃裝置的管道，噴出高壓流體(如高壓氣體、清灰劑或懸浮有輕質硬顆粒的氣體或液體)清除煤層氣化工作面的積灰，裸露出新鮮的煤層與氣化劑充分接觸，提高氣化效率和煤氣的質量，并通過地面的拖拽裝置實現(xiàn)高壓流體吹掃裝置隨氣化工作面的移動而移動的目的，完全適合于煤層地下氣化的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明提供的地下氣化裝置的結構示意圖；
[0032]圖2為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6的結構示意圖；圖3為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6中流體噴射裝置62的結構示意圖圖4為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6中流體噴射裝置62和擋環(huán)63配合的沿流體噴射裝置62圓柱體軸面的剖面結構示意圖，圖5為實施例2提供的高壓流體吹掃裝置6的結構示意圖；
[0033]圖6為支撐板43的結構示意圖；
[0034]圖7為支撐套44的結構示意圖；
[0035]其中，1-進氣通道；2_氣化通道；3_出氣通道；4-管道；5_拖拽裝置；6_高壓流體吹掃裝置；7_煤層；
[0036]41-第一端口，42-第二端口，43-支撐板，431-連接軸，432-旋轉板，44-支撐套；
[0037]61-流體進入管，611-進風口，612-出風口 ；
[0038]62-流體噴射裝置，621-突起，622-流體流道；
[0039]63-擋環(huán),631_環(huán)突；71-積灰層。
【具體實施方式】
[0040]接下來，參考附圖，詳述本發(fā)明的【具體實施方式】。在本發(fā)明的描述中，術語“第一” “第二”等用來將一個部件與另一個部件區(qū)分開，而所述部件不被上述術語所定義。
[0041]如圖1 (圖1為本發(fā)明提供的地下氣化裝置的結構示意圖)所示，本發(fā)明提供了一種地下氣化裝置，包括依次連通的進氣通道1、氣化通道2和出氣通道3，所述地下氣化裝置還包括通入其中的管道4，所述管道4的第一端口 41伸出地面，第二端口 42位于氣化通道
2中；所述第二端口 42連接有高壓流體吹掃裝置6，用于清除地下煤層7氣化產(chǎn)生的積灰；所述管道4伸出地面部分與拖拽裝置5連接，用于拖拽管道4，使高壓流體吹掃裝置6移動。
[0042]本發(fā)明通過高壓流體吹掃裝置6對地下氣化裝置氣化工作面的積灰層71進行清除，并可以通過拖拽裝置5拖拽管道4，使連接的高壓流體吹掃裝置6始終處于積灰層71的位置，由此使得煤層氣化工作面的積灰層71能夠被及時清除，提高了氣化劑與煤層的接觸面積，提高了氣化效率，保證了煤氣的品質。
[0043]本發(fā)明提供的地下氣化裝置的工作原理為:
[0044]進氣通道I注入氣化劑；出氣通道3與氣化通道2的連接處點火，氣化劑通過擴散作用與煤炭接觸，在狹窄通道內發(fā)生氣化反應，即在氣化通道2內流動的氣體擴散到氣化工作面上與煤炭接觸，在高溫作用下發(fā)生化學反應生成煤氣，反應后還會產(chǎn)生煤灰，煤灰不會立即脫離而是附著在氣化工作面上，逐漸積累形成積灰層71，氣化劑只能滲透積灰層71或者通過積灰層71的龜裂縫與積灰層71覆蓋下的煤層7接觸繼續(xù)發(fā)生化學反應，反應生成的煤氣也只能透過積灰層71由出氣通道3遷移至地面，積灰層71積累到一定厚度(通常有0.3cm?0.8cm)時，在重力作用下自動剝落外層，繼續(xù)積累到一定厚會再次剝落外層；由于有積灰層71的附著，氣化劑與煤層7接觸不夠充分，氣化效果差，影響煤的氣化效率和煤氣質量；
[0045]本發(fā)明提供的地下氣化裝置增設可以隨氣化工作面移動而移動的高壓流體吹掃裝置6，利用高壓流體吹掃裝置6清除氣化工作面上的積灰層71，使積灰層71及時脫離氣化工作面，裸露出新鮮的煤層，增加與氣化劑的接觸，提高氣化效率和煤氣質量。
[0046]為了使本發(fā)明的目的，技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0047]實施例1
[0048]結合圖2~4對實施例1提供的地下氣化裝置進行詳細說明，所述地下氣化裝置包括依次連通的進氣通道1、氣化通道2和出氣通道3，以及通入地下氣化裝置之中的管道4，所述管道4的第一端口 41伸出地面與拖拽裝置5連接，第二端口 42位于氣化通道2中與高壓流體吹掃裝置6連接；
[0049]其中，高壓流體吹掃裝置6包括出風口 612封死的流體進入管61、若干流體噴射裝置62和擋環(huán)63 ;管道4的第一端口 41與流體儲存裝置(附圖未示出)連接，所述流體儲存裝置可以是空氣壓縮機、除灰劑輸入泵或者是懸浮有固體小顆粒的鼓風機等；
[0050]所述流體進入管61的進風口 611與管道4的第二端口 42連接；
[0051]流體噴射裝置62為圓柱體，所述圓柱體外部靠近流體進入管61的位置設置若干對稱的突起621，擋環(huán)63 —端與流體進入管61固定連接，另一端設置環(huán)突631，通過與突起621配合以防止流體噴射裝置62脫離流體進入管61 ；
[0052]所述流體噴射裝置62圓柱體的內部開有錐面螺旋管狀流體流道622 ;所述錐面螺旋管狀流體流道622起始于流體噴射裝置62圓柱體底面圓心，結束于流體噴射裝置62靠近圓柱體頂面的側壁上，且與側壁相交點的切線與流體噴射裝置62圓柱體底面的夾角^ 30°，所述流體流道622的螺旋圈數(shù)不做限定，優(yōu)選為1/4~5圈，更優(yōu)選1/4~3/4圈，進一步優(yōu)選1/2~3/4圈；所述流體流道622的直徑不做限定，優(yōu)選為流體噴射裝置62圓柱體高度的0.08~0.3倍；
[0053]所述若干流體噴射裝置62沿流體進入管61的軸線均布，且僅分布在流體進入管61周線的上半周上，優(yōu)選分布在流體進入管61周線的上1/3周上，流體進入管61上分布流體噴射裝置62的位置開孔，保證流體能夠從流體進入管61進入流體噴射裝置62的流體流道 622 ；
[0054]所述流體噴射裝置62的數(shù)量不做限定；
[0055]所述高壓流體吹掃裝置6中，各個部件均由耐壓、耐高溫材料制成，所述耐壓耐高溫材料本發(fā)明不做限定，典型但非限制性的有不銹鋼、合金、復合材料等；所述突起621和環(huán)突631相互接觸的面為耐磨的光滑平面。
[0056]圖2為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6的結構示意圖；
[0057]圖3為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6中流體噴射裝置62的結構示意圖，圖
3中流體流道622的錐面螺旋線的螺旋圈數(shù)為3圈；
[0058]圖4為實施例1提供的高壓流體吹掃裝置6中流體噴射裝置62和擋環(huán)63配合的沿流體噴射裝置62圓柱體軸面的剖面結構示意圖，圖4中流體流道622的錐面螺旋線的螺旋圈數(shù)為0.5圈。
[0059]實施例1提供的地下氣化裝置的工作過程為:
[0060]( I)準備地下氣化裝置:
[0061]將管道4放入氣化通道2，連有高壓流體吹掃裝置6的管道4的第二端口 42放置于點火點附近，此時高壓流體吹掃裝置6中沒有流體通入；管道4的第一端口 41連接拖拽裝置5;[0062](2)點火氣化煤層7:
[0063]進氣通道I注入氣化劑；出氣通道3與氣化通道2的連接處點火，進行煤層7的氣化；
[0064](3)啟動高壓流體吹掃裝置6:
[0065]隨著煤層7的氣化，氣化工作面不斷擴展，擴展到高壓流體吹掃裝置6所在位置時，向管道4通如流體(如壓縮空氣、除灰劑和/或者懸浮的小顆粒)，流體通過流體進入管61上設置的出氣口進入流體噴射裝置62，并將流體噴射裝置62圓柱體提升，使突起621和環(huán)突631之間的空隙消失，流體進入流體流道622，在錐面螺旋狀的圓管通道中高速流動，最后從流體噴射裝置62側壁的開口噴出，噴出方向為斜向上；在流體流道622運行的過程中，流體噴射裝置62在流體的反向作用力下做旋轉，以保證任何方向均在流體的噴射的范圍內；噴射流體作用在氣化工作面上，將附著的煤灰清除下來，去除積灰層71，裸露出新鮮的煤層7與氣化劑接觸，進行氣化；
[0066](4)拖拽高壓流體吹掃裝置6:
[0067]此步驟是通過監(jiān)測氣化產(chǎn)出的煤氣的有效組分的含量變化，判斷高壓流體吹掃裝置6噴射的流體是否還能作用到積灰層71，通常能夠作用到時，煤氣的有效組分含量是穩(wěn)定的；而作用不到時，由于積灰層71的阻礙，煤氣中有效組分的含量會明顯下降；因此需要監(jiān)測煤氣的有效組分(H2、CO、CH4),當有效組分的總和下降15%以上，或某單一有效組分下降超過20%時，通過拖拽裝置5拖拽高壓流體吹掃裝置6至氣化工作面，繼續(xù)進行清灰，直至管道4的第二端口 42到達進氣通道I和氣化通道2的連接處，停止工作，并結束氣化。
[0068]在實施例1中，高壓流體吹掃裝置6的啟動是接收到啟動信號之后執(zhí)行的，所述啟動信號可以來自于氣化通道2內的實時監(jiān)控等。
[0069]在實施例1中所述的流體典型但非限制性的可以是壓縮空氣、除灰劑和/或者懸浮的小顆粒，或者是氣化劑、水蒸氣，或者是攜帶輕質硬顆粒的氣化劑或水蒸氣，也可以是廉價的煤氣變換反應的催化劑等。
[0070]在實施例1中，所述高壓流體吹掃裝置6是通過螺紋與管道4的第二端口 42連接的，也可以通過聯(lián)軸器連接，或者銷連接，或者通過具有內螺紋的連接套連接等等，本發(fā)明不做具體限定，任何能夠將兩者連接的方式均可用于本發(fā)明。
[0071]實施例2
[0072]在實施例1的基礎上做如下改變:流體進入管621不設置封死端，而是在出風口612設置一個流體噴射裝置62。
[0073]圖5為實施例2提供的高壓流體吹掃裝置6的結構示意圖。
[0074]實施例3
[0075]在實施例1或實施例2的基礎上做如下改變:在管道4靠近第二端口 42處設置支撐板43，所述支撐板包括固定在靠近管道4第二端口 42處的連接軸431和圍繞連接軸431旋轉的旋轉板432，其結構與合頁類似；所述支撐板43在拖拽過程中與管道4軸線呈20°以上角度。
[0076]圖6為支撐板43的結構示意圖。
[0077]實施例2提供的地下氣化爐在工作的過程中，可以防止管道4的第二端口 42埋入灰層。[0078]實施例4
[0079]在實施例1或實施例2的基礎上做如下改變:在管道4靠近第二端口 42處設置支撐套44，所述支撐套44套在管道4靠近第二端口 42處，且所述支撐套靠近第二端口處的厚度比遠離第二端口處的厚度大。
[0080]圖7為支撐套44的結構示意圖。
[0081]實施例3提供的地下氣化爐在工作的過程中，可以防止管道4的第二端口 42埋入灰層。
[0082] 申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
1.一種地下氣化裝置，包括依次連通的進氣通道(1)、氣化通道(2)和出氣通道(3)，其特征在于，所述地下氣化裝置還包括通入其中的管道(4)，所述管道(4)的第一端口(41)伸出地面，第二端口(42)位于氣化通道(2)中；所述第二端口(42)連接有高壓流體吹掃裝置(6)，用于清除地下煤層(7)氣化產(chǎn)生的積灰；所述管道(4)伸出地面部分與拖拽裝置(5)連接。
2.如權利要求1所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述高壓流體吹掃裝置(6)包括表面開有出氣口的流體進入管(61)，以及設置在流體進入管(61)出氣口上的若干流體噴射裝置(62)。
3.如權利要求2所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體噴射裝置(62)為內部開有錐面螺旋管狀流體流道(622)的圓柱體； 所述流體噴射裝置(62)通過擋環(huán)(63)限定在流體進入管(61)上，以防止流體噴射裝置(62)脫離流體進入管(61)。
4.如權利要求3所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體流道(622)起始于流體噴射裝置(62)圓柱體底面圓心，結束于流體噴射裝置(62)圓柱體靠近頂面的側壁。
5.如權利要求3所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體流道(622)與側壁相交點的切線與流體噴射裝置(62)圓柱體底面的夾角≥ 30°。
6.如權利要求3所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體流道(622)的螺旋圈數(shù)為1/4~5圈。
7.如權利要求3所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體流道(622)的直徑為流體噴射裝置(62)圓柱體高度的0.08~0.3倍。
8.如權利要求2所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體進入管(61)的進風口(611)與管道(4)的第二端口(42)連接。
9.如權利要求2所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述流體進入管(61)的出風口(612)封死，或者連接一個流體噴射裝置(62)。
10.如權利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述地下氣化爐連接有監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括設置于出氣通道(3)出氣口的煤氣測量裝置，用于監(jiān)測出氣通道(3)輸出煤氣中有效成分的含量。
11.如權利要求1所述的地下氣化爐，其特征在于，所述地下氣化爐連接有控制裝置，用于控制高壓流體吹掃裝置(6)的啟動和拖拽裝置(5)拖拽距離。
12.如權利要求1所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述管道(4)靠近第二端口(42)處設置有防止管道(4 )的第二端口( 42 )埋入灰層的支撐裝置。
13.如權利要求10所述的地下氣化裝置，其特征在于，所述支撐裝置為與管道(4)管壁鉸接連接的支撐板(43)，所述支撐板(43)在拖拽過程中與管道(4)軸線呈20°以上角度； 或者，所述支撐裝置為套在管道(4)靠近第二端口(42)處的支撐套(44)，所述支撐套(44)靠近第二端口(42)處的厚度比遠離第二端口(42)處的厚度大。
14.一種如權利要求1~13之一所述的地下氣化裝置的使用方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (I)準備地下氣化裝置:將管道(4)放入氣化通道(2 )，連有高壓流體吹掃裝置(6 )的管道(4)的第二端口(42)放置于點火點附近；管道(4)第一端口(41)連接拖拽裝置(5)；(2 )點火氣化煤層(7 ):進氣通道(I)注入氣化劑；出氣通道(3 )與氣化通道(2 )的連接處點火，進行煤層(7)的氣化； (3)啟動高壓流體吹掃裝置(6)，對氣化過程中煤層(7)煤壁上附著的積灰進行清除； (4)拖拽高壓流體吹掃裝置(6)。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述啟動高壓流體吹掃裝置(6)的過程為:當煤氣中有效組分的含量總和達到15%以上或者二氧化碳含量達到20%以上時，啟動高壓流體吹掃裝置(6 )。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述拖拽高壓流體吹掃裝置(6)的過程為:當煤氣中有效組分的含量總和下降15%以上或者某單一有效組分含量下降20%以上時，拖拽高壓流體吹掃裝置(6 )。
17.如權利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述煤氣中有效組分的含量或二氧化碳的含量數(shù)據(jù)通過監(jiān)`測裝置得到。
【文檔編號】E21B43/295GK103603648SQ201310627030
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】潘霞, 陳 峰, 李金剛, 姚凱 申請人:新奧氣化采煤有限公司