本發(fā)明涉及煤炭地下氣化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置及方法。

背景技術(shù)：

目前，在鉆孔式煤炭地下氣化技術(shù)在點(diǎn)火過程中，常用的點(diǎn)火方法包括焦炭點(diǎn)火、電點(diǎn)火和硅烷點(diǎn)火，但由于鉆孔埋深較大，孔徑不足，以及鉆孔底部積聚地下水等原因，使用焦炭點(diǎn)火時，焦炭在投放過程中易堵塞鉆孔；使用電點(diǎn)火時，電熱絲被水浸泡后容易發(fā)生短路；使用硅烷點(diǎn)火時，當(dāng)硅烷氣體鉆孔內(nèi)部流動時，一方面硅烷遇到空氣極易發(fā)生爆炸性燃燒，另一方面硅烷遇水又無法燃燒，可見這些點(diǎn)火方式的可控性較差，點(diǎn)火裝置的投送難度大，具有一定的危險性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置及方法，旨在現(xiàn)有的點(diǎn)火裝置可控性差導(dǎo)致的存在危險性的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置。該裝置包括：加熱裝置、兩端開口的第一管體和兩端開口的第二管體。其中，第一管體用于輸送氧化劑；第二管體套設(shè)于第一管體外且與第一管體相連接，并且，第二管體的內(nèi)壁與第一管體的外壁之間的間隙形成環(huán)形空間；加熱裝置設(shè)置于環(huán)形空間內(nèi)，加熱裝置用于加熱氧化劑。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，加熱裝置包括：電熱絲和兩端開口的絕緣管；其中，兩端開口的絕緣管套設(shè)于第二管體外且置于第一管體內(nèi)；電熱絲繞設(shè)于絕緣管的外壁。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，加熱裝置還包括：多個絕緣環(huán)，各絕緣環(huán)均套設(shè)于電熱絲外。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，絕緣管的外壁開設(shè)有螺旋狀凹槽，電熱絲置于凹槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，還包括：接線柱和兩個環(huán)形連接板；其中，第一管體的兩端與第二管體的相對應(yīng)的兩端分別通過各環(huán)形連接板相連接，以使環(huán)形空間為封閉環(huán)形空間；接線柱穿設(shè)于任意一個環(huán)形連接板，并且，接線柱置于封閉環(huán)形空間內(nèi)的一端與電熱絲相連接。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，絕緣環(huán)為陶瓷環(huán)。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置中，絕緣管為陶瓷管。

本發(fā)明中第二管體套設(shè)于第一管體外，加熱裝置設(shè)置于第一管體與第二管體形成的環(huán)形空間內(nèi)，第一管體可以輸送氧化劑，加熱裝置則對該氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

另一方面，本發(fā)明還提出了一種煤炭地下氣化點(diǎn)火方法。該方法包括如下步驟：放置步驟，將點(diǎn)火裝置置于預(yù)先鉆設(shè)的出氣孔內(nèi)；點(diǎn)火步驟，將點(diǎn)火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，向點(diǎn)火裝置的第一管體內(nèi)通入氧化劑。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火方法中，在放置步驟之前可以包括：鉆設(shè)步驟，鉆設(shè)兩個垂直井，并使各垂直井與出氣孔構(gòu)成三角形；貫通步驟，將各垂直井的底部、以及各垂直井的底部與出氣孔的底部貫通。

進(jìn)一步地，上述煤炭地下氣化點(diǎn)火方法中，出氣孔為垂直井。

本發(fā)明中加熱裝置將氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)方法的又一流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)方法中，出氣孔和各垂直井的位置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

裝置實(shí)施例：

參見圖1，圖中示出了本實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。如圖所示，該裝置包括：第一管體1、第二管體2和加熱裝置3。

其中，第一管體1的兩端和第二管體2的兩端均為開口端，第二管體2套設(shè)于第一管體1外且與第一管體1相連接。第二管體2的外壁與第一管體1的內(nèi)壁之間的間隙形成環(huán)形空間，加熱裝置3設(shè)置于該環(huán)形空間內(nèi)。第一管體1可以輸送氧化劑，加熱裝置3則對該氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，使煤層溫度逐漸升高，直到煤層開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的。具體實(shí)施時，氧化劑可以由氮?dú)夂脱鯕饣旌隙?，該氧化劑中的氧氣濃度可以?0％～50％，該氧化劑的流量可以為1.5～1.9m³/h。第一管體1和第二管體2均可以為不銹鋼管。

本實(shí)施例中，第二管體2套設(shè)于第一管體1外，加熱裝置3設(shè)置于第一管體1與第二管體2形成的環(huán)形空間內(nèi)，第一管體1可以輸送氧化劑，加熱裝置3則對該氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

上述實(shí)施例中，加熱裝置3可以包括：絕緣管31和電熱絲32。其中，絕緣管31可以為的兩端開口的陶瓷管，絕緣管31套設(shè)于第二管體2外且置于第一管體1內(nèi)，即絕緣管31置于環(huán)形空間內(nèi)。絕緣管31的外壁可以開設(shè)有螺旋狀的凹槽(圖中未示出)，電熱絲32則螺旋置于凹槽內(nèi)，電熱絲32與電源接通，通過控制電熱絲32的發(fā)熱功率即可控制氧化劑的溫度，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)對氧化劑的加熱。具體實(shí)施時，凹槽可以深一些，以使電熱絲32完全置于凹槽內(nèi)，進(jìn)而使電熱絲32與第一管體1和第二管體2均不發(fā)生接觸，以防止電熱絲32短路。

上述實(shí)施例中，加熱裝置3還可以包括：多個絕緣環(huán)(圖中未示出)。各絕緣環(huán)均套設(shè)于電熱絲32外，以進(jìn)一步使電熱絲32與第一管體1和第二管體2均不發(fā)生接觸，進(jìn)而進(jìn)一步防止電熱絲32短路。具體實(shí)施時，各絕緣環(huán)均可以為圓柱狀陶瓷環(huán)，圓柱狀陶瓷環(huán)的內(nèi)徑略微大于電熱絲32的外徑，且各圓柱狀陶瓷環(huán)的高度較小，以便于電熱絲32可以螺旋狀纏繞在凹槽內(nèi)。

上述實(shí)施例中，還可以包括：接線柱(圖中未示出)和兩個環(huán)形連接板(圖中未示出)。其中，第一管體1的兩端與第二管體2的相對應(yīng)的兩端分別通過各環(huán)形連接板相連接，進(jìn)而使環(huán)形空間為封閉的環(huán)形空間，從而防止加熱裝置3從環(huán)形空間掉出。接線柱可以穿設(shè)于任意一個環(huán)形連接板，并且，接線柱置于環(huán)形空間內(nèi)的一端與電熱絲32相連接，而接線柱置于環(huán)形空間外的一端則可以與電源相連接。

綜上，本實(shí)施例中第二管體套設(shè)于第一管體外，加熱裝置設(shè)置于第一管體與第二管體形成的環(huán)形空間內(nèi)，第一管體可以輸送氧化劑，加熱裝置則對該氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

方法實(shí)施例：

參見圖2，圖2為本實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)火方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

放置步驟s210，將點(diǎn)火裝置置于預(yù)先鉆設(shè)的出氣孔內(nèi)。

具體地，將點(diǎn)火裝置置于預(yù)先鉆設(shè)的出氣孔4內(nèi)，出氣孔4可以為垂直井，出氣孔4的底部接近煤層的底板，且出氣孔4與定向鉆孔6相貫通。點(diǎn)火裝置的具體結(jié)構(gòu)參見上述裝置實(shí)施例中的說明即可，此處不再贅述。

點(diǎn)火步驟s220，將點(diǎn)火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，向點(diǎn)火裝置的第一管體內(nèi)通入氧化劑。

具體地，將點(diǎn)火裝置的電熱絲32接通電源，待電熱絲32的溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，例如待電熱絲32的溫度升至300℃左右后，再向點(diǎn)火裝置的第一管體1內(nèi)通入氧化劑。需要說明的是，預(yù)設(shè)溫度可以根據(jù)實(shí)際而定，本實(shí)施例對其不做任何限定。

本實(shí)施例中，加熱裝置將氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

參見圖3，圖3為本實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)火方法的又一流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

鉆設(shè)步驟s310，鉆設(shè)兩個垂直井，并使各垂直井與出氣孔構(gòu)成三角形。

具體地，參見圖4，在出氣孔4的附進(jìn)鉆設(shè)兩個垂直井5，并使各垂直井5與出氣孔4構(gòu)成三角形，各垂直井5均用于出氣。具體實(shí)施時，各垂直井5的底部均可以接近煤層的底板。

貫通步驟s320，將各垂直井的底部、以及各垂直井的底部與出氣孔的底部貫通。

放置步驟s330，將點(diǎn)火裝置置于預(yù)先鉆設(shè)的出氣孔內(nèi)。

點(diǎn)火步驟s340，將點(diǎn)火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預(yù)設(shè)溫度后，向點(diǎn)火裝置的第一管體內(nèi)通入氧化劑。

本實(shí)施例中，出氣孔與各垂直井構(gòu)成三角形，而三角形的區(qū)域面積較小，便于點(diǎn)火過程中熱量的積聚，可以加快點(diǎn)火成功的速度。

綜上，本實(shí)施例中加熱裝置將氧化劑進(jìn)行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進(jìn)行氧化反應(yīng)，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應(yīng)速率，同時氧化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當(dāng)煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對煤層點(diǎn)火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

需要說明的是，本實(shí)施例提供的煤炭地下氣化點(diǎn)火裝置和煤炭地下氣化點(diǎn)火方法原理相同，相關(guān)之處可以相互參照。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。