CN100359129C - 变截面流道煤层地下气化炉 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地下煤炭气化的一种变截面流道地下气化炉结构，在地下煤层中开凿出具有气流通道与气化通道的U形气化炉，在气流通道中交错设置防尘蓄热墙，防尘蓄热墙采用蓄热砖砌成花墙结构，能够起到降低煤气中灰尘、焦油，吸收煤气中显热和降低煤气温度的作用。当采用反向鼓风时，蓄热墙放热，提高气化剂温度。气流通道开凿成变截面气流通道，形成曲面通道，增加了气化反应工作面面积，提高了气化剂分子扩散系数。上述措施能够提高气化反应效率和热效率，有效地提高地下气化过程中煤气产量和质量的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下技术范畴，特别涉及变截面流道煤层地下气化炉，尤其应用于矿井遗弃煤炭资源的直接地下气化。
背景技术
现有的煤炭地下气化炉在煤层中开凿气流与气化通道，其通道断面在4m2左右，采用普通的煤巷支护方式支护(如金属支架、木支架支护、砖碹、干插片支护等)由于气流通道断面大，流动速度低，热交换效果差，使得煤气出口温度高，气化热效率低。气化通道是普通煤巷，气化反应表面积小，分子扩散系数小，使气化反应效率低。由于上述原因，使生产过程稳定性降低，因此必须建立具有强化气化反应过程的地下气化炉。
发明内容
本发明的目的是提供一种变截面流道煤层地下气化炉，该气化炉能够强化煤炭地下气化过程。在矿井中选择合适的煤层，在煤层中建立长通道、大断面U型气化炉，把矿井遗弃的煤炭资源直接气化，生产燃气和合成气。与以往的气化炉点火升温过程和空气煤气生产过程相比，本发明气化炉升温迅速，缩短生产出合格煤气的时间，空气煤气生产过程稳定，热效率得到很大提高。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种变截面流道煤层地下气化炉，在矿井气化煤层中开凿U型气化炉，地下气化炉由气流通道、气化通道和辅助气流通道组成，其特征在于：在气流通道和辅助气流通道中设置防尘蓄热墙，在气化通道两侧设置弧面气化工作面，并相应地设置启动源松散煤堆，形成变截面气化通道；
所述的气流通道分成三个部分，所述的防尘蓄热墙用蓄热砖砌成花墙，面积占气流通道截面的1/2，在气流通道中交错排列。在所述的地下气化炉的气流通道之间增设一条或多条辅助气流通道，并在辅助气流通道中设置防尘蓄热墙。
所述的气流通道分成三个部分，靠近气化通道一侧的1/3长度上，每隔20m设置一道防尘蓄热墙，中间1/3长度上，每隔15m设置一道防尘蓄热墙，上部1/3长度上，每隔10m设置一道防尘蓄热墙。
在气化通道两侧每隔10m设置一个弦长10m，弧高2m的弧面气化工作面，在弧面气化工作面中间部位自然堆放启动源松散煤堆，该启动源松散煤堆距气化通道底侧弧面弧高0.5m，距煤层侧弧面弧高1～1.5m，距气化通道顶部0.5m以上，长度8m，自然堆放，在弧面气化工作面以外的其他部分，设置小松散扰流煤堆，煤堆在气化通道中部，截面占气化通道的一半。
本发明与已有技术相比达到的有益效果是：
1.在气流通道中交错设置防尘蓄热墙，能够起到降低煤气中灰尘、焦油，吸收煤气中显热和降低煤气温度的作用；
2.当采用反向鼓风时，蓄热墙放热，提高气化剂温度；
3.气流通道开凿成变截面气流通道，形成曲面通道，增加了气化反应工作面面积，提高了气化剂分子扩散系数；
上述措施能够提高气化反应效率和热效率，有效地提高地下气化过程中煤气产量和质量的稳定性。
以下结合附图和实施例对本发明的结构作一详细的说明。
附图说明
附图为本发明变截面流道煤层地下气化炉结构示意图。
具体实施方式
图中：1、6气流通道，2防尘蓄热墙，3覆盖层，4煤层，5辅助气流通道，7启动源松散煤堆，8小扰流煤堆，9弧面气化工作面，10气化通道。
实施例1
在气流通道1、气流通道6和辅助气流通道5中设置防尘蓄热墙2。当气流通道作为排气通道时，可降低煤气中的灰尘、焦油，吸收煤气显热，降低煤气出口温度；当气流通道作为进气通道时，防尘蓄热墙可释放热量，加热气化剂，从而提高气化剂温度，提高气化反应速率。防尘蓄热墙还可以起到提高气流通道稳定性，延长其服务时间的作用。
防尘蓄热墙2布置方法和结构是：将所述的气流通道分成三个部分，每个部分为气流通道总长度的1/3，在气流通道中交错排列有防尘蓄热墙2，防尘蓄热墙2用普通蓄热砖砌成花墙；在靠近气化通道10一侧的1/3长度上，每隔20m设置一道防尘蓄热墙2，中间1/3长度上，每隔15m设置一道防尘蓄热墙2，上部1/3长度上，每隔10m设置一道防尘蓄热墙2。
在气化通道10两侧每隔10m做成一个弦长10m，弧高2m的弧面气化工作面9，所述的在弧面气化工作面9中间部位自然堆放启动源松散煤堆7，作为启动能源，形成变截面气化通道，增加气化反应比表面积；由于扰流作用，提高了气化剂分子扩散系数；松散煤堆易于燃烧，可迅速提高气化炉温度，起到启动源的作用。该启动源松散煤堆7距气化通道10底侧弧面弧高0.5m，距煤层4侧弧面弧高1～1.5m，距气化通道顶部0.5m以上，长度8m。在弧面气化工作面以外的其他部分，设置小松散扰流煤堆8，小松散扰流煤堆8在气化通道10中部，截面占气化通道的一半。
实施例2
煤炭地下气化示范工程所示变截面流道煤层地下气化炉。本实施例中，在气化煤层中开凿出两个U型变截面地下气化炉，气流通道1长度分别为270m和290m，气化通道10长度分别为110m和130m。在270m的气流通道1中，靠近气化通道10一侧90m的长度上，每隔20m设置一道防尘蓄热墙2，中部90m长度上，每隔15m设置一道防尘蓄热墙2，上部90m长度上，每隔10m设置一道防尘蓄热墙2，面积占气流通道截面的1/2；所述的在气化通道10两侧每隔10m做成一个弦长10m，弧高2m的弧面气化工作面9，所述的在弧面气化工作面9中间部位自然堆放启动源松散煤堆7，该启动源松散煤堆7距气化通道10底侧弧面弧高0.5m，距煤层侧弧面弧高1～1.5m，距气化通道10顶部0.5m以上，长度8m；在弧面其他部位设置小松散扰流煤堆8，小松散扰流煤堆煤堆在气化通道10中部，截面占气化通道的一半。
本实施例点火约40小时，即能获得合格空气煤，下表所示是空气煤气组分，热值及平均产量，生产情况良好。
| 煤气组分％ | 煤气热值MJ/m<sup>3</sup> | 煤气产量万m<sup>3</sup>/d | ||||
| H<sub>2</sub> | CO | CH<sub>4</sub> | CO<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | 4.18～5.02 | 10～12 |
| 15～18 | 8～12 | 3～4 | 20～25 | 40～65 | ||
Claims (4)
1.变截面流道煤层地下气化炉，在矿井气化煤层中开凿U型气化炉，地下气化炉由气流通道(1，6)、气化通道(10)和辅助气流通道(5)组成，其特征在于：在气流通道(1，6)和辅助气流通道(5)中设置防尘蓄热墙(2)，在气化通道(10)两侧设置弧面气化工作面(9)，并相应地设置启动源松散煤堆(7)，形成变截面气化通道；
所述的气流通道分成三个部分，所述的防尘蓄热墙用蓄热砖砌成花墙，面积占气流通道截面的1/2，在气流通道中交错排列。
2.根据权利要求1所述的变截面流道煤层地下气化炉，其特征在于：在所述的地下气化炉的气流通道(1，6)之间增设一条或多条辅助气流通道(5)。
3.根据权利要求1所述的变截面流道煤层地下气化炉，其特征在于：靠近气化通道(10)一侧的1/3长度上，每隔20m设置一道防尘蓄热墙(2)，中间1/3长度上，每隔15m设置一道防尘蓄热墙(2)，上部1/3长度上，每隔10m设置一道防尘蓄热墙(2)。
4.根据权利要求1所述的变截面流道煤层地下气化炉，其特征在于：在气化通道(10)两侧每隔10m设置一个弦长10m，弧高2m的弧面气化工作面(9)，在弧面气化工作面(9)中间部位自然堆放启动源松散煤堆(7)，该启动源松散煤堆(7)距气化通道(10)底侧弧面弧高0.5m，距煤层(4)侧弧面弧高1～1.5m，距气化通道(10)顶部0.5m以上，长度8m，在弧面气化工作面(9)以外的其他部分，设置小松散扰流煤堆(8)，煤堆在气化通道(10)中部，截面占气化通道的一半。
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