CN102635345B - 煤炭地下气化可视化点火与监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤炭地下气化可视化点火与监控装置，其包括设置在煤炭地下的点火系统、位于所述点火系统一侧的视频监控系统和温度测定系统、以及与点火系统、视频监控系统和温度测定系统相连的地面控制系统，由视频监控系统实时采集点火系统的点火过程图像，由温度测定系统测定点火过程温度，并将所采集的图像和温度数据传送至地面控制系统，地面控制系统实时控制点火系统的开、关和火势大小。本发明能够克服传统点火装置无法在线监测直观展示点火过程的不足，不仅能提高对气化工艺中点火过程的深入认识，从而进一步控制和改进点火技术，以适应具体煤层的需要，同时更能确保对煤层点燃做出准确判断，操作简单，安全环保。

Description

煤炭地下气化可视化点火与监控装置

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化工艺和煤炭燃烧综合利用相关领域，特别涉及煤炭地下气化过程中可视化的点火与监控装置。

背景技术

煤炭地下气化技术是从根本上解决传统煤炭开采方法存在的一系列技术和环境问题的根本途径之一，在世界范围内受到高度重视。它将传统的物理采煤方式转变为化学采煤方式，具有安全性好、投资少、效益高、科学环保等优点。因此，在能源危机形势下，发展煤炭地下气化技术，特别是深层煤炭地下气化技术，对煤炭资源高效综合利用具有重要意义。

煤炭地下气化是将深埋于地下的煤炭进行有控制的燃烧，经过煤的热作用和化学作用产生可燃气体的过程。煤炭地下气化的先决条件是煤层的点燃。现有的点火装置，或因操作繁琐复杂，或因点火成功率低安全性较差而缺乏广泛的适用性。特别是，目前尚没有一种能够直观了解和判断点火过程和气化过程进行情况的装置应用于煤炭地下气化，从而实现对点火过程和气化过程的有效监控。另一方面，若辅以温度测量系统，则更能准确判断点火过程的进展情况，并能对点火成功做出及时有效的判断。地下煤层结构复杂多变，特别是深层煤炭，如果能够实时监测煤层状态，例如地下水情况，将会对提高点火成功率大有帮助。因此，开发一种更能直观判断掌握点火过程的可视化点火与监控装置显得尤为必要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种煤炭地下气化可视化点火与监控装置，以直观了解、判断点火过程和气化过程，从而实现对点火过程和气化过程的有效监控。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤炭地下气化可视化点火与监控装置，其包括设置在煤炭地下的点火系统、位于所述点火系统一侧的视频监控系统和温度测定系统、以及与所述点火系统、所述视频监控系统和所述温度测定系统相连的地面控制系统，由所述视频监控系统实时采集所述点火系统的点火过程图像，由所述温度测定系统测定点火过程温度，并将所采集的图像和温度数据传送至所述地面控制系统，所述地面控制系统实时控制所述点火系统的开、关和火势大小。

其中，所述煤炭地下气化可视化点火与监控装置还设置有保护室，所述视频监控系统设置在所述保护室内；所述保护室上设置有透明视窗，所述视频监控系统与所述点火系统分别位于所述透明视窗的内外两侧。

其中，所述保护室分别与地面燃气供应系统和所述点火系统相连，所述地面燃气供应系统通过所述保护室将燃气供给所述点火系统。

其中，所述地面燃气供应系统与所述保护室之间通过燃气输送管相连。

其中，所述地面控制系统与所述视频监控系统通过数据通道相连，所述数据通道内置于所述燃气输送管。

其中，所述点火系统与所述保护室之间通过燃气输出管相连。

其中，所述透明视窗外部设置有除尘清洁刷，所述除尘清洁刷与所述地面控制系统通过所述数据通道相连，由所述地面控制系统控制所述除尘清洁刷移动。

其中，所述保护室采用耐高温抗氧化承压金属材料制成，该材料所承受温度不低于1000℃。

其中，所述透明视窗采用透明的耐高温抗氧化材料制成，该材料所承受温度不低于1000℃。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的煤炭地下气化可视化点火与监控装置，可以直观的显示煤炭地下气化点火过程，提高对点火过程的认识和了解，加强对点火效果的判断；视频监控系统配合温度测定系统同时使用，更能确保煤层的成功点燃；气化过程中可根据测定温度和燃烧图像对气化过程状态进行分析判断，并按照产能要求对气化条件进行有效调整；本装置操作简单，方便快捷，科学环保，具有很强的适用性。

附图说明

图1是本发明实施例的煤炭地下气化可视化点火与监控装置的侧视图；

图2是图1中可视化点火与监控装置的正视图。

其中，1：点火系统；2：燃气输出管；3：保护室；4：视频监控系统；5：燃气输送管；6：数据通道；7：地面控制系统；8：透明视窗；9：除尘清洁刷；10：温度测定系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本实施例的煤炭地下气化可视化点火与监控装置的侧视图，图2是其正视图。参照图示可以看出，为了更能准确有效的判断煤炭地下气化点火过程的进行情况，甚至是气化过程的进行情况，采取在传统的点火系统1上增加视频监控系统4，实现对点火过程和气化过程的实时监测，不仅可以提高对点火成功与否的有效判断，同时也能更深入详细了解掌握点火过程和气化过程，从而进一步实现过程的有效控制。

具体地，视频监控系统4设置在点火系统1一侧，地面控制系统7分别与所述点火系统1和所述视频监控系统4相连，由所述视频监控系统4实时采集所述点火系统1的点火过程图像，并将所采集的图像传送至所述地面控制系统7，所述地面控制系统7实时控制所述点火系统1的开、关和火势大小。

由于点火后的煤层温度很高，在视频监控系统4外围增加保护室3，使视频监控系统4避免受到高温影响；同时，视频监控系统4正前方的保护室3上设置有透明视窗8，所述视频监控系统4与所述点火系统1分别位于所述透明视窗8的内外两侧。考虑到煤层中能见度较低，粉尘严重，在透明视窗8外部设置有机械式除尘清洁刷9，及时清除透明视窗8表面的粉尘，以免影响视频效果，提高视频观察的准确性；其中，所述除尘清洁刷9与所述地面控制系统7相连，由所述地面控制系统7控制所述除尘清洁刷9移动，以实现除尘清洁刷9在不影响视频监控系统4采集图像的同时，及时清除透明视窗8外部表面的粉尘。

此外，考虑到保护室3的传热问题和视频监控系统4的耐高温问题，冷燃气在点火前预先被通入保护室3内部的视频监控系统4周围的空间，以持续冷却该系统，保证其正常运行，然后燃气被排出供给至点火系统1。具体地，将保护室3分别与地面燃气供应系统和所述点火系统1相连，所述地面燃气供应系统通过所述保护室3将燃气供给所述点火系统1，采用燃气输送管5连接所述地面燃气供应系统与所述保护室3，采用燃气输出管2连接所述保护室3与所述点火系统1。

本实施例中，还设置有温度测定系统10，设置在所述点火系统1一侧，并与所述地面控制系统7通过所述数据通道6相连，所述温度测定系统10实时监测点火系统1周围温度，并将监测结果发送至所述地面控制系统7，由所述地面控制系统7控制所述点火系统1的开或关。整套装置中，温度测定系统10、视频监控系统4、点火系统1和除尘清洁刷9均通过数据通道6与地面控制系统7相连，所述数据通道6内置于所述燃气输送管5，由通入的冷燃气进行冷却，保证数据通畅，以实现地面控制系统7有效进行点火开关控制、测温显示和视频显示。

为了适应高温环境，本实施例中保护室3采用耐高温抗氧化承压金属材料制成，该材料所承受温度不低于1000℃；透明视窗8采用耐高温透明材料制成，如石英玻璃；燃气输出管2和燃气输送管5的管道材料均采用耐高温抗氧化不锈钢软管；机械式除尘清洁刷9采用耐高温抗氧化材料。

使用本实施例的煤炭地下气化可视化点火与监控装置进行点火可视化监测时，先将点火系统1、温度测定系统10以及带有视频监控系统4和除尘清洁刷9的保护室3通过钻孔放置于煤层底部，在煤层通入空气或富氧后，打开燃气开关，通入燃气，燃气首先进入保护室3内经过视频监控系统4外围的空间，再排出至燃气输出管2末端，此后，通过地面控制系统7进行点火操作，燃气点燃后，温度测定系统10感应到煤层温度不断上升，并通过地面控制系统7实时显示，视频监控系统4也打开同时运行，数据影像传输到地面控制系统7；点火过程中，装置周围粉尘较大，影像视频效果，通过地面控制系统7打开清洁开关，机械式除尘清洁刷9规律地来回刮刷，及时除去透明视窗8表面的粉尘，保证视频图像清晰通畅；随着点火过程的进行，煤层燃烧状态不断发生变化，待测定温度上升至煤层的燃点以上(约500℃)时，并且地面控制系统7视频观察显示煤层已达到稳定燃烧状态，认为点火成功。点火成功后，可根据温度测定数据和煤层燃烧图像对气化过程状态进行判断分析，同时根据产能要求对气化过程参数进行有效调整，实现效益最大化。特别是，可通过地面控制系统7设定温度阈值，当煤层温度高于此值时，系统发出警报，此时可对气化过程参数作出及时有效的调整，以适应工艺和产品需求。

综上可知，本实施例与已有的点火装置相比达到的有益效果是：

1、可视化点火与监控装置可以直观的显示煤炭地下气化点火过程，提高对点火过程的认识和了解，加强对点火效果的判断；

2、视频监控系统配合温度测定系统同时使用，更能确保煤层的成功点燃；

3、气化过程中可根据测定温度和燃烧图像对气化过程状态进行分析判断，并按照产能要求对气化条件进行有效调整；

4、本装置操作简单，方便快捷，科学环保，具有很强的适用性。

由以上实施例可以看出，本发明克服了传统点火装置无法在线监测直观展示点火过程的不足，不仅能提高对气化工艺中点火过程的深入认识，从而进一步控制和改进点火技术，以适应具体煤层的需要，同时更能确保对煤层点燃做出准确判断，操作简单，安全环保。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种煤炭地下气化可视化点火与监控装置，其特征在于，包括设置在煤炭地下的点火系统、位于所述点火系统一侧的视频监控系统和温度测定系统、以及与所述点火系统、所述视频监控系统和所述温度测定系统相连的地面控制系统，由所述视频监控系统实时采集所述点火系统的点火过程图像，由所述温度测定系统测定点火过程温度，并将所采集的图像和温度数据传送至所述地面控制系统，所述地面控制系统实时控制所述点火系统的开、关和火势大小；还设置有保护室，所述视频监控系统设置在所述保护室内；所述保护室上设置有透明视窗，所述视频监控系统与所述点火系统分别位于所述透明视窗的内外两侧；所述保护室分别与地面燃气供应系统和所述点火系统相连，所述地面燃气供应系统通过所述保护室将燃气供给所述点火系统；所述地面燃气供应系统与所述保护室之间通过燃气输送管相连；所述地面控制系统与所述视频监控系统通过数据通道相连，所述数据通道内置于所述燃气输送管；所述点火系统与所述保护室之间通过燃气输出管相连；所述透明视窗外部设置有除尘清洁刷，所述除尘清洁刷与所述地面控制系统通过所述数据通道相连，由所述地面控制系统控制所述除尘清洁刷移动。

2.如权利要求1所述的煤炭地下气化可视化点火与监控装置，其特征在于，所述保护室采用耐高温抗氧化承压金属材料制成，该材料所承受温度不低于1000℃。

3.如权利要求2所述的煤炭地下气化可视化点火与监控装置，其特征在于，所述透明视窗采用透明的耐高温抗氧化材料制成，该材料所承受温度不低于1000℃。