CN1057365C - 矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺，由地面气化站和地下气化炉两部分来实施，在矿井报废煤层中建立长通道大断面地下气化炉。沿井下掘进煤巷，连接进排气孔作为气化通道，在气化通道内布置辅助通道、煤堆点火器等，构成气化炉；地面由风机房、净化系统和送气管路构成地面气化站。其施工简单易行，单炉产气量大，煤气成本低，能充分回收和利用报废矿井的煤炭资源，具有广泛的实用性。

Description

矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺
本发明涉及矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺，尤其适合于报废矿井煤炭资源的地下直接气化。
近几十年来，国内外大都采用无井式气化工艺进行煤炭地下气化技术的研究和开发利用。由于受气化通道贯通技术水平的限制，无井式气化炉气化通道直径小(0.8m左右)，长度短(＜100m)，因此，无井式气化炉炉型小，供风阻力大，稳定产气能力差，建炉和运行费用高，产气量小，服务时间短，煤气成本高。因而使煤炭地下气化技术一直难以走向商业化应用的道路。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺的目的是提供一种适合于报废矿井回收煤炭资源，施工简单方便，能够实现商业化生产的煤炭地下气化工艺。
本发明的目的是这样来完成的：它包括地面气化站的实施，在矿井报废煤层中建立长通道的大断面地下气化炉，将矿井遗弃的煤炭直接气化，由地面气化站的风机房送出气化剂(空气、氧气或水蒸汽)，经流量计通向进气孔，地面化气站的放空塔和空喷塔与煤气排气孔相连，煤气经空喷塔流向洗涤塔净化后，由流量计计量，通过管路和引风机将煤气引入输气管；净化污水在冷却池中冷却、沉淀，通过放空塔和燃烧塔排放和燃烧不合格的煤气；通过测控室实时监控流量、煤气热值、气化炉温度，气化炉由进气孔、排气孔、测温孔、蒸汽孔通向煤层底板，沿煤层打倾斜孔，整个钻孔深度放有套管，开拓煤巷将进气孔和排气孔连通构成气化通道，在气化通道内设置辅助通道和煤堆点火器。气化通道施工利用矿井常规煤巷掘进技术，气化通道位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面面积在2.5～4m2之间，长度大于150米；支护取决于煤层松散程度和地压情况，采用锚杆、砼棚、钢支架支护或混合支护。辅助通道位于气化通道底部，由普通砖砌成的方形花墙通道，与进气孔下放的钢管直接相连，构成单独进风通道。辅助通道中10米设置一个小煤堆；气化通道中10～20米设置一个煤堆，其断面面积占气化通道断面面积的1/3～1/2。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺，由地面气化站和地下气化炉两部分来实施，利用报废矿井现有技术和物质条件，实现煤炭地下气化，施工简单易行，单炉产气量大，能够充分利用煤气显热，提高煤气中CH4的含量，提高煤气热值和气化效率，煤气成本低，能充分回收和利用报废矿井的煤炭资源，具有广泛的实用性。
附图说明：
附图是本发明煤炭地下气化工艺系统示意图。
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明：
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺，由地面气化站和地下气化炉两部分来实施，在矿井报废煤层中建立长通道大断面地下气化炉17，在地面建立气化站，将矿井遗弃的煤炭直接气化；地面气化站由风机房1、测控室2、燃烧塔3、冷却池4、洗涤塔5、空喷塔6、放空塔7、流量计8、阀门9、输气管10、风机14、22、24组成，其实施由风机房1送出气化剂(空气、氧气或水蒸汽)经流量计8由进气孔11鼓入地下气化炉17，气化剂在地下气化炉17中和点燃的煤层发生物理、化学反应生成煤气，煤气由排气孔15排出，经空喷塔6和洗涤塔5净化后，由流量计8计量，通过管路10和引风机24送往煤气用户。净化污水通过冷却池4中冷却、沉淀；不合格的煤气通过放空塔7和燃烧塔3排放和燃烧，管路10中阀门9用于调节气化剂量和煤气产量，测控室2用于实时监控流量、煤气热值、气化炉温度等气化参数；风机22为备用风机，用以实施反向供风。地下气化炉17由进气孔11、排气孔15、测温孔12、蒸汽孔13、气化通道23、辅助通道20、煤堆点火器19组成，其实施过程是：在矿井内选择适合的煤层，由地面施工进排气孔，进气孔11、排气孔15、测温孔12、蒸汽孔13、密封墙21通向煤层底板，沿煤层打倾斜孔钻进。开拓煤巷将进气孔11和排气孔15连通构成气化通道23，气化通道内设置的辅助通道20，煤堆点火器19，通过点燃煤堆点燃煤层，由进气孔11和辅助通道20鼓入气化剂，在气化通道23中，气化剂和煤发生物理化学反应，产生煤气后，从排气孔15排出，由测温孔12探测气化炉温度，由蒸汽孔13添加水蒸汽，辅助通道20作为备用气化通道，煤堆用于助燃。气化煤层18点火后，通过鼓风机22、24调节鼓风量、鼓风压力、鼓风位置、气化剂成份等参数，控制煤气质量及产量。进排气孔由普通钻探技术实施，整个钻孔深度需放套管，其直径取决于煤气产量。进排气孔11、15一般直接通向煤层底板，必要时用岩巷将其与气化通道23相连，气化通道23位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面在2.5～4m2之间，支护取决于煤层松散程度和地压情况，可采用锚杆、砼棚、钢支架支护或混合支护。掘进口设有密封墙21，通道长度视煤层赋存条件而定，应大于150米。气化炉17上钻的测温孔12、蒸汽孔13，辅助通道20位于气化通道23底部中间，由普通砖砌成方形通道，两侧为花墙，其断面面积为0.2×0.2m2，辅助通道20中每隔10m放置一个小煤堆。辅助通道上还连有一根由进气孔下放的钢管，构成单独的进风通道。气化通道中的煤堆每隔10～20米放置一个，断面面积占气化通道断面的1/3～1/2，选择一些煤质较好的大块煤堆砌。点火器由24W的普通电炉制成，距进气孔15米开始，每隔10米设置一组，一般需设置3组，每组2个电炉组成，用电缆从进气孔11引到地面与点火开关接通。在点火器上面先放一层易燃煤球，再放一层木柴，最上面放一层优质大块煤，其整体高度与所设置的煤堆高度相近。点火前先鼓风，调节风量，使气化通道里风速保持1m/s左右，并测量排气孔排出气体的瓦斯浓度，在爆炸极限以下时方可合闸，先合第三组点火器(离进气孔最远的)，依次是第二组、第一组，时间间隔约为1小时。点火后，通过调节风量、风压、供风点位置、气化成份(空气、富氧、纯氧、水蒸汽等)、供风方向等参数，稳定和提高出口煤气热值。通过由不同的位置加适量的水，控制燃烧区的位置，提高煤气热值。

Claims (4)

1.矿井长通道大断面煤炭地下气化工艺，它包括地面气化站的实施，其特征在于：在矿井报废煤层中建立长通道的大断面地下气化炉(17)，将矿井遗弃的煤炭直接气化，所述的地面气化站实施由风机房(1)送出气化剂(空气、氧气或水蒸汽)，经流量计(8)通向地下气化炉(17)进气孔(11)，地面气化站的放空塔(7)和空喷塔(6)与地下气化炉(17)煤气排气孔(15)相连，煤气经空喷塔(6)流向洗涤塔(5)净化后，再由流量计(8)计量，通过管路和引风机(24)将煤气引入输气管(10)；气化炉(17)由进气孔(11)、排气孔(15)、测温孔(12)、蒸汽孔(13)通向煤层底板，整个钻孔深度放有套管；开拓煤巷将进气孔(11)和排气孔(15)连通构成气化通道(23)，在气化通道内设置辅助通道(20)和煤堆点火器(19)。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化工艺，其特征在于：气化通道(23)位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面面积在2.5～4m2之间，长度大于150米；其支护采用锚杆、砼棚、钢支架支护，或混合支护。
3.根据权利要求1或2所述的煤炭地下气化工艺，其特征在于：辅助通道(20)位于气化通道(23)底部，由普通砖砌成的方形花墙通道与进气孔(11)下放的钢管直接相连，构成单独进风通道。
4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化工艺，其特征在于：辅助通道(20)中10米设置一个煤堆；气化通道(23)中10～20米设置一个煤堆，其断面面积占气化通道断面面积的1/3～1/2。
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