CN106869899B - 点火装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种点火装置。其中，该装置包括：连续管和设置于气化井内的筒状加热装置；其中，连续管的第一端与气化剂供应装置相连通，连续管用于输送气化剂；加热装置的第一端与连续管的第二端相连通，连续管用于提升并下放加热装置，加热装置用于接收气化剂并对气化剂和待气化煤层进行加热，以及将气化剂输送至待气化煤层；加热装置与电源电连接。本发明提供的点火装置将加热装置置于气化井内，由原本的气化剂地面预热变为井下预热，并使得气化剂被加热后可以直接进入煤层裂隙中，提高了加热效率；加热装置对气化剂和待气化煤层进行预热的方式实现了强氧化点火和电点火的结合，提高了点火成功率，同时也加快了煤层的点火速度。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭及煤层气开采技术领域，具体而言，涉及一种点火装置。
背景技术
煤炭的气化开采即煤炭地下气化技术，可将煤炭就地原位转化为可燃气体，无需人工进入采煤工作面，而主要利用气化剂与煤的热作用、化学反应等形成气化反应工作面，将煤中固体可燃成分转化为有效气体成分(H2、CO、CH4等)。不同于因煤炭自燃发火而造成的灾害性的地下煤火，煤炭地下气化技术则是利用人为之火对地下煤层进行开采与加工，即通过对煤层进行可控燃烧，作为启动气化反应的能量，实现对煤炭的化学转化，可以说点火是启动地下气化反应的重要一环。
点火的目的是引燃煤层，以形成足够的热量，进而克服地下水的影响，形成稳定燃烧的火区，进一步作为气化工作面扩展的基础，支撑整个气化反应的进行。而现有的点火方式中，热空气在从地面流向煤层过程中，热损失较大，热量不集中，依靠对流加热煤层，热量难以直接作用到煤层上，点火过程缓慢，进而造成点火成功率较低。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种点火装置，旨在解决现有技术中热量损失大进而导致的点火成功率低的问题。
一个方面，本发明提出了一种点火装置。该装置包括：连续管和设置于气化井内的筒状加热装置；其中，连续管的第一端用于与气化剂供应装置相连通，连续管用于输送气化剂；加热装置的第一端与连续管的第二端相连通，连续管用于提升并下放加热装置，加热装置用于接收气化剂并对气化剂和待气化煤层进行加热，以及将气化剂输送至待气化煤层；加热装置用于与电源电连接。
进一步地，上述点火装置中，连续管包括：内管和外管；其中，内管套设于外管内，内管与外管形成第一环形空间，并且，内管的第一端和外管的第一端均用于与气化剂供应装置相连通，内管用于输送气化剂；加热装置与内管的第二端和/或外管的第二端相连通；第一环形空间用于加热装置与电源电连接的电缆的穿设。
进一步地，上述点火装置中，加热装置包括：内筒、外筒和加热元件；其中，内筒套设于外筒内，内筒的第一端和外筒的第一端分别与内管的第二端和外管的第二端相连接，并且，内筒的第二端与外筒的第二端相连接，内筒和外筒形成第二环形空间；加热元件设置于第二环形空间，加热元件用于与电源电连接。
进一步地，上述点火装置，还包括：散热装置；其中，散热装置设置于外筒的外壁。
进一步地，上述点火装置，还包括：两端闭口的气体分布装置；其中，气体分布装置的第一端设置有多个孔，并且，气体分布装置的第一端与外筒的外壁部分相连接，气体分布装置用于接收气化剂并使气化剂在气体分布装置的第二端折返进入待气化煤层。
进一步地，上述点火装置，还包括：旋流装置；其中，旋流装置设置于内筒内，用于增加气化剂与内筒的接触面积和接触时间。
进一步地，上述点火装置，还包括：绝缘导热的填充物；其中，填充物填塞于第二环形空间，用于使加热元件发热均匀。
进一步地，上述点火装置，还包括：多个第一传感器、第一控制器和第一报警器；其中，各第一传感器设置于内筒的内壁和/或外筒的外壁，用于获取内筒内和/或外筒外的温度数值；各第一传感器均与第一控制器电连接，第一控制器用于接收各第一传感器获取的温度数值，并在温度数值大于第一预设值时发出第一驱动信号,各第一传感器与第一控制装置电连接的电缆均穿设于第一环形空间；第一报警器与第一控制器电连接，用于接收第一驱动信号并发出报警信号。
进一步地，上述点火装置，还包括：第二传感器、第二控制器和第二报警器；其中，第二传感器置于连续管的外壁，用于获取加热装置在钻孔中的深度值；第二控制器与第二传感器电连接，用于接收第二传感器获取的深度值，并在深度值大于第二预设值时发出第二驱动信号；第二报警器与第二控制器电连接，用于接收第二驱动信号并发出报警信号。
进一步地，上述点火装置，还包括：封隔器；其中，封隔器设置于连续管且置于第二传感器和加热装置之间。
本发明将加热装置置于气化井内并对应待气化煤层设置，由原本的气化剂地面预热变为井下预热，并使得气化剂被加热后可以直接进入煤层裂隙中，减少了热损失，提高了加热效率；加热装置对气化剂进行预热的方式实现了强氧化点火，而加热装置对待气化煤层进行预热的方式实现了电点火，强氧化点火和电点火的结合可以提高点火成功率，同时也加快了煤层的点火速度。此外，加热装置可以在钻孔内进行移动，即前进或后退，可对不同层位的待气化煤层进行点火，使得点火更加方便，并且，点火完成后，加热装置可以取出，重复利用，避免了不必要的浪费。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的点火装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的点火装置的A-A截面示意图；
图3为本发明实施例提供的点火装置的B-B截面示意图；
图4为本发明实施例提供的点火装置中，加热元件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的点火装置的C-C截面示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1，图1示出了本实施例提供的点火装置的优选结构。如图所示，该装置包括：连续管1和筒状加热装置2。
其中，连续管1的第一端(图1所示的左端)与气化剂供应装置(图中未示出)相连通，连续管1可以用于输送气化剂。加热装置2置于气化井内，并且，加热装置2的第一端(图1所示的左端)可以与连续管1的第二端(图1所示的右端)相连通，通过提升并下放连续管1可以达到在气化井内提升并下放加热装置2的目的。加热装置2可以接收连续管1输送的气化剂，并对气化剂和待气化煤层进行加热，以及将气化剂输送至待气化煤层的裂隙中和点燃该待气化煤层。加热装置2可以与电源(图中未示出)电连接，电源可以对加热装置2通电，以使加热装置2发热。
与现有技术相比，本实施例中，将加热装置2置于气化井内并对应待气化煤层设置，由原本的气化剂地面预热变为井下预热，并使得气化剂被加热后可以直接进入煤层裂隙中，减少了热损失，提高了加热效率；加热装置2对气化剂进行预热的方式实现了强氧化点火，而加热装置2对待气化煤层进行预热的方式实现了电点火，强氧化点火和电点火的结合可以提高点火成功率，同时也加快了煤层的点火速度。此外，加热装置2可以在钻孔内进行移动，即前进或后退，可对不同层位的待气化煤层进行点火，使得点火更加方便，并且，点火完成后，加热装置2可以取出，重复利用，避免了不必要的浪费。
参见图2，图2示出了本实施例提供的点火装置的A-A截面示意图。如图所示，连续管1可以包括：内管11和外管12。其中，内管11套设于外管12内，进而使得内管11的外壁与外管12的内壁之间形成了第一环形空间，并且，内管11的第一端(图1所示的左端)和外管12的第一端(图1所示的左端)均可以与气化剂供应装置相连通，内管11可以用于输送气化剂。加热装置2可以与内管11的第二端(图1所示的右端)相连通，也可以与外管12的第二端(图1所示的右端)相连通，也可以同时与内管11的第二端和外管12的第二端相连通。具体实施时，内管11和外管12与加热装置之间均可以为焊接，也可以为其他的连接形式，具体的连接形式可以根据实际需要来选择，本实施例对其不做任何限定。而加热装置2与电源电连接的电缆3则可以穿设于第一环形空间，进而保证了电缆3不受高温的损坏，同时也可以防水，进而避免电缆3的短路，更加安全。具体实施时，外管12可以设置通孔，进而使电缆3可以通过通孔穿出至地面并与电源电连接。
参见图3和图4。如图所示，加热装置2可以包括：内筒21、外筒22和加热元件23。其中，内筒21套设于外筒22内，进而使得内筒21的外壁与外筒22的内壁之间形成了第二环形空间。内筒21的第一端(图1所示的左端)和外筒22的第一端(图1所示的左端)分别与内管11的第二端和外管12的第二端相连接，并且，内筒21的第二端(图1所示的右端)可以与外筒22的第二端(图1所示的右端)相连接，也就是说，第一环形空间和第二环形空间相连通，内筒21的第二端与外筒22的第二端构成了封闭端。为了保证良好的密封性能，内筒21的第一端与内管11的第二端以及外筒22的第一端与外管12的第二端均可以为焊接，当然，具体实施时，内筒21的第一端与内管11的第二端以及外筒22的第一端与外管12的第二端也可以为其他的连接形式，具体的连接形式可以根据实际需要而确定，本实施例对其不做任何限定。加热元件23可以设置于第二环形空间内，用于对内筒21输送的气化剂进行加热，同时，还对置于外筒22外部的待气化煤层进行加热。加热元件23可以与电源电连接，电源可以对加热装置2通电，以使加热装置2发热。具体实施时，加热元件23可以为U型加热管，也可以为电阻丝，也可以为其他形式的加热元件，加热元件23的具体形式可以根据实际需要来选择，本实施例对其不做任何限定。此外，加热元件23可以为多组，加热元件23具体的数量可以根据加热功率来确定，本实施例对其不做任何限定。
本实施例中，加热元件23置于第二环形空间内，对加热元件23通电即可实现对气化剂的加热，结构简单，易于实现。
上述各实施例中，还可以包括：散热装置(图中未示出)；其中，散热装置可以设置于外筒22的外壁。具体实施时，可以在外筒22外套设螺旋纹翅片或丝网，也可以在外筒22的外壁设置直槽。散热装置可以增加加热装置2的传热面积，提高传热效果。
参见图5，图5示出了本实施例提供的点火装置的C-C截面示意图。如图所示，还可以包括：两端闭口的气体分布装置4。其中，气体分布装置4为筒状，气体分布装置4的第一端(图1所示的左端)可以设置有多个通孔41，进而使气化剂流入气体分布装置4内。具体实施时，各通孔41可以沿气体分布装置4的轴向均匀分布。气体分布装置4第一端的一部分可以与外筒22的外壁相连接，而另一部分则可以暴露，进而使得分布于气体分布装置4第一端的部分通孔41暴露，当气化剂到达气体分布装置4的第二端(图1所示的右端)时，可以进行折返并通过暴露的通孔41进入待气化煤层。具体实施时，气体分布装置4的第二端可以为弧形，更加有利于气化剂在气体分布装置4第二端的折返。
本实施例中，气化剂经过内筒21一次加热后，折返向上至外筒22的外壁和待气化煤层之间时，又被外筒22二次加热，使气化剂与加热装置2之间的传热效果得到了强化，从而加快了待气化煤层的点火速度。
上述各实施例中，还可以包括：旋流装置5。其中，旋流装置5可以设置于内筒21内，从而增加气化剂与内筒21的接触面积和接触时间，进一步提高了传热效果。
上述各实施例中，还可以包括：绝缘导热的填充物6。其中，填充物6可以填塞于第二环形空间内，进而可以保证加热元件23发热均匀。具体实施时，填充物6可以为高致密的氧化镁粉末。
上述各实施例中，还可以包括：多个第一传感器7、第一控制器(图中未示出)和第一报警器(图中未示出)。其中，各第一传感器7可以设置于内筒21的内壁，也可以设置于外筒22的外壁，也可以同时设置于内筒21的内壁和外筒22的外壁。设置于内筒21的内壁的第一传感器7可以获取内筒21内的温度数值，设置于外筒22的外壁的第一传感器7可以获取外筒22外的温度数值。具体实施时，第一传感器7可以为热电偶，也可以为热电阻。各第一传感器7均可以与第一控制器电连接，第一控制器可以接收各第一传感器7获取的温度数值，并在温度数值大于第一预设值时发出第一驱动信号。第一传感器7与第一控制器电连接的电缆10可以穿设于第一环形空间，并通过外管12设置的通过引出。第一报警器可以与第一控制器电连接，第一报警器可以接收第一驱动信号并发出报警信号。
需要说明的是，温度数值的第一预设值可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。
本实施例中，利用第一传感器7、第一控制器和第一报警器可以实现对待气化煤层的预热温度和是否被点燃的监控，可以及时调整升温速率和气化剂流量，提高了对温度的控制，并可以通过报警信号及时停止加热，避免了对钻孔底部造成破坏，安全性高。
上述各实施例中，还可以包括：第二传感器8、第二控制器(图中未示出)和第二报警器(图中未示出)。其中，第二传感器8可以置于连续管1的外壁，第二传感器8可以获取加热装置2在钻孔中的深度值。具体实施时，第二传感器8可以为无线套管接箍定位器，具体地，可以为机械套管接箍定位器。控制器可以与第二传感器8电连接，第二控制器可以接收第二传感器8获取的深度值，并在深度值大于第二预设值时发出第二驱动信号。具体实施时，第二控制器和第一控制器可以为同一控制器。第二报警器可以与第二控制器电连接，通过第二报警器可以接收第二驱动信号并发出报警信号。当然，具体实施时，也可以不使用第二传感器8、第二控制器和第二报警器对加热装置2的深度进行监控，而采用理论模型法对加热装置2的下放深度进行计算，当下放了所计算的理论深度时，便停止下放。
需要说明的是，温度数值的第二预设值可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。
本实施例中，利用第二传感器8、第二控制器和第二报警器可以实现对加热装置2下放深度的监控，克服了连续管1预弯曲、受外力变形以及计数误差所导致的计量误差，校正了加热装置2的下放深度，并通过报警信号及时停止下放，精确的定位了施工层位，使得操作更加方便、可靠。
上述各实施例中，还可以包括：封隔器9。其中，封隔器9设置于连续管1且置于第二传感器8和加热装置2之间。具体实施时，封隔器9可以为耐高温的陶瓷封隔器9。
本实施例中，封隔器9可以防止回火，对第二传感器8起到了保护作用。此外，当从气体分布装置4中流出的气化剂在遇到封隔器9时，可以实现二次折返，进而强化了气化剂与待气化煤层之间的传热效果，进一步加快了待气化煤层的点火速度。
综上，本实施例中将加热装置置于气化井内并对应待气化煤层设置，由原本的气化剂地面预热变为井下预热，并使得气化剂被加热后可以直接进入煤层裂隙中，减少了热损失，提高了加热效率；加热装置对气化剂进行预热的方式实现了强氧化点火，而加热装置对待气化煤层进行预热的方式实现了电点火，强氧化点火和电点火的结合可以提高点火成功率，同时也加快了煤层的点火速度。此外，加热装置可以在钻孔内进行移动，即前进或后退，可对不同层位的待气化煤层进行点火，使得点火更加方便，并且，点火完成后，加热装置可以取出，重复利用，避免了不必要的浪费。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种点火装置，用于煤炭地下气化，其特征在于，包括：连续管(1)和设置于气化井内的筒状加热装置(2)；
其中，所述连续管(1)的第一端用于与气化剂供应装置相连通，所述连续管(1)用于输送气化剂；
所述加热装置(2)的第一端与所述连续管(1)的第二端相连通，所述连续管(1)用于提升并下放所述加热装置(2)，所述加热装置(2)用于接收所述气化剂并对所述气化剂和待气化煤层进行加热，以及将所述气化剂输送至所述待气化煤层；所述加热装置(2)用于与电源电连接；
所述连续管(1)包括：内管(11)和外管(12)；
其中，所述内管(11)套设于所述外管(12)内，所述内管(11)与所述外管(12)形成第一环形空间，并且，所述内管(11)的第一端和所述外管(12)的第一端均用于与所述气化剂供应装置相连通，所述内管(11)用于输送所述气化剂；
所述加热装置(2)与所述内管(11)的第二端和/或外管(12)的第二端相连通；所述第一环形空间用于所述加热装置(2)与所述电源电连接的电缆(3)的穿设；
所述加热装置(2)包括：内筒(21)、外筒(22)和加热元件(23)；
其中，所述内筒(21)套设于所述外筒(22)内，所述内筒(21)的第一端和所述外筒(22)的第一端分别与所述内管(11)的第二端和所述外管(12)的第二端相连接，并且，所述内筒(21)的第二端与所述外筒(22)的第二端相连接，所述内筒(21)和所述外筒(22)形成第二环形空间；
所述加热元件(23)设置于所述第二环形空间，所述加热元件(23)用于与所述电源电连接。
2.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，还包括：散热装置；
其中，所述散热装置设置于所述外筒(22)的外壁。
3.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，还包括：两端闭口的气体分布装置(4)；
其中，所述气体分布装置(4)的第一端设置有多个孔，并且，所述气体分布装置(4)的第一端与所述外筒(22)的外壁部分相连接，所述气体分布装置(4)用于接收所述气化剂并使所述气化剂在所述气体分布装置(4)的第二端折返进入所述待气化煤层。
4.根据权利要求1所述的点火装置，其特征在于，还包括：旋流装置(5)；
其中，所述旋流装置(5)设置于所述内筒(21)内，用于增加所述气化剂与所述内筒(21)的接触面积和接触时间。
5.根据权利要求4所述的点火装置，其特征在于，还包括：绝缘导热的填充物(6)；其中，所述填充物(6)填塞于所述第二环形空间，用于使所述加热元件(23)发热均匀。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的点火装置，其特征在于，还包括：多个第一传感器(7)、第一控制器和第一报警器；
其中，各所述第一传感器(7)设置于所述内筒(21)的内壁和/或外筒(22)的外壁，用于获取所述内筒(21)内和/或外筒(22)外的温度数值；
各所述第一传感器(7)均与所述第一控制器电连接，所述第一控制器用于接收各所述
第一传感器(7)获取的温度数值，并在所述温度数值大于第一预设值时发出第一驱动信号，
各所述第一传感器(7)与所述第一控制器电连接的电缆均穿设于所述第一环形空间；
所述第一报警器与所述第一控制器电连接，用于接收所述第一驱动信号并发出报警信号。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的点火装置，其特征在于，还包括：第二传感器(8)、第二控制器和第二报警器；
其中，所述第二传感器(8)置于所述连续管(1)的外壁，用于获取所述加热装置(2)在钻孔中的深度值；
所述第二控制器与所述第二传感器(8)电连接，用于接收所述第二传感器(8)获取的深度值，并在所述深度值大于第二预设值时发出第二驱动信号；
所述第二报警器与所述第二控制器电连接，用于接收所述第二驱动信号并发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的点火装置，其特征在于，还包括：封隔器(9)；
其中，所述封隔器(9)设置于所述连续管(1)且置于所述第二传感器(8)和所述加热装置(2)之间。
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Citations (7)
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2016
- 2016-12-09 CN CN201611128634.0A patent/CN106869899B/zh active Active
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| CN106869899A (zh) | 2017-06-20 |
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