一種噴嘴及氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤炭地下氣化領(lǐng)域，更具體地，涉及一種噴嘴及氣化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭地下氣化技術(shù)是一種新興的煤化工技術(shù)，其中注入點(diǎn)后退技術(shù)由于具有良好的可控性，并可有效減少鉆孔數(shù)量，受到廣泛的關(guān)注。用該技術(shù)進(jìn)行煤炭氣化的過程中，通過注氣管向煤層的氣化通道中注入含氧氣體，含氧氣體從注氣管的噴嘴中噴出與周圍煤層發(fā)生反應(yīng)，伴隨著高熱量的產(chǎn)生，受到氣化爐壓力、噴嘴周圍氧濃度以及噴嘴前灰渣阻礙等因素影響，容易造成注氣管和噴嘴熔化或損壞，進(jìn)而影響氣化過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
[0003]中國專利201420299991.3公開了一種煤炭地下氣化用噴嘴，所述噴嘴包括噴嘴本體，噴嘴本體內(nèi)開設(shè)有主出氣孔，側(cè)壁上還開設(shè)有與主出氣孔連通的側(cè)向出氣孔。雖然其通過從側(cè)向出氣孔噴出氣化劑，但是僅可阻止煤層在氣化過程中燃燒后的灰附著在噴嘴側(cè)面，不能解決噴嘴本身高熱問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可解決噴嘴本身高熱，避免噴嘴損傷的噴嘴。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供一種煤炭地下氣化方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的噴嘴，包括噴嘴本體，所述噴嘴本體為套管結(jié)構(gòu)，包括截面為環(huán)狀的中心管和外環(huán)套管，中心管和外環(huán)套管的末端采用漸縮式錐形結(jié)構(gòu)，形成噴嘴頂帽，噴嘴頂帽上設(shè)有與中心管連通的注氣口，所述外環(huán)套管的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)噴水孔。
[0007]優(yōu)選的，所述噴嘴還包括有注水管和注氣管，所述注水管和外環(huán)套管連通，所述注氣管和中心管連通。
[0008]優(yōu)選的，所述注水管上設(shè)有水壓檢測裝置。
[0009]優(yōu)選的，所述注水管通過連接套和外環(huán)套管相連通，所述注氣管通過連接套的縫隙與中心管連通。
[0010]優(yōu)選的，所述噴嘴還包括有至少一個(gè)熱電偶導(dǎo)線，所述熱電偶導(dǎo)線的測溫點(diǎn)設(shè)置在中心管上。
[0011]優(yōu)選的，所述在噴嘴頂帽上的注氣口外周緣上設(shè)有多個(gè)噴水孔。
[0012]針對本發(fā)明注入方法，包括:在氣化過程中，在中心管中通入含氧氣化劑，在外環(huán)套管中通入水或水溶液，所述水或水溶液從外環(huán)套管側(cè)壁的噴水孔進(jìn)入氣化爐。
[0013]優(yōu)選的，在氣化過程中，檢測到噴嘴溫度超過100°C時(shí)，進(jìn)一步檢測地下氣化爐出口的煤氣組分的變化。
[0014]如果煤氣組分下降小于10%，增加注水量。
[0015]如果煤氣組分下降大于等于10%，向后移動(dòng)噴嘴位置。
[0016]優(yōu)選的，增加的注水量為正常注水量的10% -30%。
[0017]優(yōu)選的，該方法還包括:預(yù)設(shè)一正常壓力值和一異常壓力值；在氣化過程中，通過注水管向外環(huán)套管輸送水或水溶液，檢測所述注水管中水的實(shí)際壓力值，當(dāng)實(shí)際壓力值達(dá)到異常壓力值時(shí)，增加10%-30%的注水量和/或向后移動(dòng)噴嘴位置，直到實(shí)際壓力值恢復(fù)到正常壓力值。
[0018]優(yōu)選的，該方法還包括:所述異常壓力值為正常壓力值的110%。
[0019]優(yōu)選的，該方法還包括:注入氣化爐的水量可以在氣化爐需水量V的±30%范圍內(nèi)波動(dòng)。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:由于本發(fā)明采用中心管和帶孔的外環(huán)套管的噴嘴結(jié)構(gòu)，使注水與冷卻一體化完成，不但有效提供水煤氣反應(yīng)所需要的水，同時(shí)這些水可以有效帶走熱量，冷卻噴嘴，提高了噴嘴的使用壽命。另外，通過同時(shí)檢測噴嘴處的溫度變化、煤氣組份變化和注水管中的水壓變化來推測噴嘴的受熱情況，并根據(jù)受熱情況實(shí)時(shí)調(diào)整氣化工藝，能更有效的保護(hù)噴嘴。
【附圖說明】
[0021]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明噴嘴第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明噴嘴第一實(shí)施例注入管和噴嘴本體連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明噴嘴第一實(shí)施例噴嘴頂帽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明噴嘴第二實(shí)施例和第三實(shí)施例注入管和噴嘴本體連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明噴嘴第二實(shí)施例和第三實(shí)施例噴嘴頂帽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明噴嘴第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7是本發(fā)明噴嘴第四實(shí)施例注入管和噴嘴本體連接處的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]附圖標(biāo)記說明
[0030]10噴嘴本體 11中心管 12外環(huán)套管
[0031]13噴嘴頂帽 14注氣口15、16噴水孔
[0032]17測溫點(diǎn)20注入管21注氣管
[0033]22注水管 23熱電偶導(dǎo)線24水壓檢測裝置
[0034]25連接套26連接管
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0036]在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指說明書附圖中所示的方向。
[0037]請參考圖1和圖2，本發(fā)明噴嘴包括噴嘴本體10，噴嘴本體10為套管結(jié)構(gòu)，包括截面為環(huán)狀的中心管11和外環(huán)套管12，中心管11和外環(huán)套管12的末端采用漸縮式錐形結(jié)構(gòu)，形成噴嘴頂帽13，噴嘴頂帽13上設(shè)有與中心管11連通的注氣口 14，所述外環(huán)套管12的側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)噴水孔16。
[0038]其中，中心管11為含氧氣化劑通道，外環(huán)套管12為冷卻水通道，如圖3所示，注氣口 14設(shè)置在噴嘴頂帽13的正對中心管噴嘴的位置。
[0039]此外，還可以在噴嘴頂帽13的注氣口 14的外周緣上設(shè)置有多個(gè)噴水孔15，雖然在外環(huán)套管12的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)噴水孔16，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，但在噴嘴頂帽13上再設(shè)置多個(gè)噴水孔15，可以進(jìn)一步提高本發(fā)明的冷卻效果。
[0040]該噴嘴還包括注入管20，通過焊接或者絲扣的方式連接到噴嘴本體10，該注入管20內(nèi)設(shè)置有注氣管21、注水管22和至少一個(gè)熱電偶導(dǎo)線23。該注水管22通過連接套25與外環(huán)管套12連接，用于將氣化和冷卻所需要的水或水溶液(水溶液指含水液體，下文中統(tǒng)稱為“水”)輸送到外環(huán)管套12中，所述水通過外環(huán)管套12側(cè)壁上的噴水孔16和噴嘴頂帽13上的噴水孔15噴出。該注氣管21通過連接套25的縫隙與中心管11連接，用于輸送含氧的氣化劑。
[0041 ] 所述該注水管22上設(shè)置有水壓檢測裝置24，水壓檢測裝置24將注水管22中的水壓力值傳送到地面水壓控制系統(tǒng)和/壓力顯示裝置中。注入管20中的熱電偶導(dǎo)線23的一端連接到噴嘴本體13上的中心管11，形成測溫點(diǎn)17，另一端連接到地面的溫度控制系統(tǒng)和
/或溫度顯示裝置中。
[0042]需要指出的是，設(shè)置在噴嘴頂帽13上的噴水孔數(shù)量是可以變化，優(yōu)選噴水孔的數(shù)量是6?12個(gè)，設(shè)置在外環(huán)套管12側(cè)壁上的噴水孔數(shù)量是可以變化，優(yōu)選噴水孔的數(shù)量是4?6列，噴嘴頂帽13上和其外環(huán)套管12側(cè)壁上的噴水孔分布方式可以是均勻分布也可以是不均勻分布，優(yōu)選為均勻分布方式。
[0043]在氣化煤層時(shí)，通過注氣管21將含氧氣體注入氣化爐中，通過注水管22注水到外環(huán)套管12