CN101382064A - 煤炭地下强制氧化点火技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤炭地下强制氧化点火技术。本发明利用煤炭自燃的特性，人为的进行强制氧化，点燃煤层，实现地下气化的点火，包括排水、加热、点火过程。排水采用压力排水的方法。通过多次的排水操作后，启动空气加热装置，加热系统主要由加热装置、进气管道、出气管道组成。然后，通入氧气加强煤层燃烧。强制氧化点火过程包括热空气强制氧化和氧气强制氧化。当煤气热值达到4.0MJ/Nm3时，认为强制氧化点火成功，进入后续的气化过程。本发明可以避免点火失败时堵塞钻孔，可以预热煤层，提高气化效率，具有很大的优势。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭地下气化和煤炭燃烧利用的相关领域，特别涉及一种无井式地下气化点火工艺技术。
背景技术
煤炭地下气化过程中，开拓气化通道的首要条件是将煤层点燃。现有技术的点火方法，都有其缺点，不能适应地质条件不好的气化炉点火的需求。在煤层中点火方法如果不当，效果很小，特别是在强含水地段的煤层中，更增加了其难度。煤炭地下气化的点火技术，在有井式地下气化过程中，由于工人可以到气化工作面，所以点火工作变得简单。无井式地下气化点火过程是在200多米以上深度的钻孔中进行，还有可能存在地下水，这对点火工作增加了难度。传统的无井式地下气化最常用的点火方法是炽热的煤块或焦炭点火，而在有大量地下水的情况下，需要采用高压空气压入点火钻孔，然后用炽热的焦炭或煤块进行点火。但有时并不能将煤层点燃。大量的煤块和焦炭有可能堵塞钻孔，影响下次的点火工作，增加气化过程的阻力，继而增加运行费用。而化学点火存在不好控制，且具有爆炸的风险。电点火具有简单安全的优点，但存在地下水的情况下，在高压下其密封是一个难题，它的持续时间也很短，并不能保证点燃煤层。因此需要开发一种更适合的点火技术，提高点火的可靠性和有效性。
为了避免点火过程堵塞钻孔，提高点火的有效性，利用煤炭自燃的特性，采取增加氧化剂和提供热量的方法来提高煤层自燃的速度。可以解决地下气化点火的需要，扩大气化炉的规模，增加产量和质量，开创了地下气化点火的新技术。
发明内容
本发明对煤炭自燃的特性进行分析研究，通过人为加强煤炭氧化速度，点燃煤层，实现地下气化点火。本发明与其他的点火方式相比，可以避免点火失败时堵塞钻孔，可以预热煤层，提高气化效率，具有很大的优势。
本发明利用煤炭自燃的特性，人为的进行强制氧化，可以点燃煤层，实现地下气化的点火。煤田中的煤炭易发生自燃，钻孔中存有大量积水的气化炉适宜选用强制氧化点火方法，在强制氧化点火过程中，其操作参数对点火的成功至关重要，所用压力在3.0～5.0MPa，优选3.0～3.5MPa.而钻孔进气温度控制在300℃～600℃，强制氧化点火过程包括热空气强制氧化和氧气强制氧化。点火过程中首先采用空气作为气化剂，煤层被点燃后，压力控制在1.5～2.5MPa，优选2.0～2.5MPa，待压力和温度稳定后，补加氧气，氧气的浓度在60％～98％，在氧化过程中，氧气含量越高，氧化速度越快，点火效果越理想。
本发明的技术方案是这样的：
煤炭地下气化强制氧化点火技术包括排水、加热、点火过程。其特征在于，强制氧化点火前，需要将钻孔中的积水排除。加热系统主要由加热装置、进气管道、出气管道组成。
加热系统中所述的进气管道，上面留有氧气接口，进气管道从孔口至井下20米为耐高温的不锈钢，20米下为普通钢管，进气管道外部采用包裹一层保温材料外加一层防护层或涂保温涂料进行保温。
所述的出气管道，装有温度计和压力表，留有取样点。煤层被点燃后，在进气管道加入氧气，加速煤层的燃烧。
所述的排水采用压力排水的方法，利用加热系统中进气管道，向钻孔内鼓入空气，压力达到2.0MPa左右时，打开出气管道，气体和水一起排出井外。通过多次的排水操作，已不能将水排出时，启动加热装置，向进气管道鼓入热空气，并同时将出气管道的截止阀打开稍许，使孔内的气体循环。通过对孔底加热，将孔底残留的部分积水通过加热排出孔外，热空气的加入同时具有强制氧化作用。调节出气管道阀门，观察压力表读数保持孔内压力为3.0～5.0MPa，优选3.0～3.5MPa.并每隔一段时间取样，一般间隔1个小时通过取样管进行取样分析，保持高压一段时间，一般为1～2周时间，扩大煤层的裂隙。经取样分析，若气体中CO2含量超过10％将认为煤层已被点燃。此时，将截止阀调大，增加进气量，促进燃烧。压力控制在1.5～2.5MPa，优选2.0～2.5MPa，钻孔进气温度控制在300℃～600℃，温度最好控制在500℃左右，并向氧气接口鼓入氧气，使得进气氧气浓度在60％～98％。以加强煤层的燃烧，当煤气热值达到4.0MJ/Nm3时，认为强制氧化点火成功，进入后续的气化过程。
本发明与已有技术相比达到的有益效果是：
1.强制氧化点火过程，进气通道需要下入钻孔底部，可以将钻孔内的积水进行预先排除，保证点火的成功；
2.强制氧化点火不需向钻孔内投入燃料，避免了钻孔的堵塞，对钻孔无影响；
3.通过鼓入热空气，钻孔内煤层得以预热，有利于点火后的气化，提高气化效率；
本发明提供一种地下气化的点火技术，该发明可以避免以前点火技术的缺点，更有效的点火，该技术具有操作简单，点火成功率高，适应含有大量地下水的情况，并且不会对以后的气化进行造成不利的影响，对钻孔不会造成改变。
附图说明
图1为本发明强制氧化点火系统图
图中：1--热气体接口，2--氧气接口，3--进气管道，4--出气管道，5--截止阀，6--取样管，7--温度计，8--压力表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
热气体接口1与气体加热装置相连，将进气管道3下入钻孔底部，氧气管道2接氧气供气管道，气体从出气管道4排出，通过截止阀5调节孔内的压力，温度计7显示出口气体的温度，压力表8显示孔内的压力，通过取样管6取出孔内的气体进行检验。
实施例1
将进气管道3放入钻孔底部后，通过热空气接口1鼓入高压空气，观察压力表8的读数，当压力升至2.0MPa左右时，打开井口，高压气体将喷出，将孔底的积水排出。通过多次的排水操作，已不能将水排出时，启动加热装置，向进气管道3鼓入热空气，并同时将出气管道4的截止阀5打开稍许，使孔内的气体循环。通过对孔底加热，将孔底残留的部分积水通过加热排出孔外，热空气的加入同时具有强制氧化作用。调节出气管道阀门5，观察压力表8读数保持孔内压力为3.0～3.5MPa，并每隔1个小时通过取样管6，进行取样分析，保持高压1～2周时间，扩大煤层的裂隙。经取样分析，若气体中CO2含量超过10％将认为煤层已被点燃。此时，将截止阀5调大，增加进气量，促进燃烧。压力控制在2.0～2.5MPa，温度控制在500℃左右，并向氧气接口2鼓入氧气，使得进气氧气浓度在60％～98％。以加强煤层的燃烧，当煤气热值达到4.0MJ/Nm3时，认为强制氧化点火成功，进入后续的气化过程。
Claims (10)
1.一种煤炭地下强制氧化点火技术，包括排水、加热、点火三个过程。
2.根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于：排水采用压力排水的方法。
3.根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于：强制氧化点火包括热空气强制氧化和氧气强制氧化。
4.根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于：向加热系统进气管道3鼓入热空气，并同时将出气管道4的截止阀5打开稍许，使孔内的气体循环，通过对孔底加热，将孔底残留的部分积水蒸发排出孔外。
5.根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于：在通过压力扩展裂隙时，保持高压，压力为3.0～5.0MPa。
6.根据权利要求5所述的强制氧化点火技术，其特征在于：在通过压力扩展裂隙时，保持高压1～2周时间，压力3.0～3.5MPa。
7.根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于：在对煤层加热时，压力保持为1.5～2.5MPa，温度控制在300℃～600℃。
8.根据权利要求7所述的强制氧化点火技术，其特征在于：在对煤层加热时，压力保持为2.0～2.5MPa，温度控制在500℃左右。
9.根据权利要求1～8所述的任意一种强制氧化点火技术，其特征在于：通入氧气加强煤层的燃烧。
10.根据权利要求9所述的强制氧化点火技术，其特征在于：氧气的浓度为60％-98％。
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