CN1071368C - 多注－集通道交变移动床长壁煤层气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在矿井或露天生产煤气的方法，其特征是：在煤层内，在接有注-集气通道的气化煤壁上进行氧化与还原反应生产煤气，各气化煤壁互相连接形成长壁气化工作面。当各奇数气化通道注气化物时，生产的煤气进入相邻的偶数气化通道被排出，反之亦然。奇数与偶数气化通道周期性交替转换注入气化物与排出煤气，流经气化煤壁的气体流向交替变化，因而气化煤壁上氧化带与还原带交替易位，且往复移动，气化煤壁因煤被气化消耗而连续后退。
Description
本发明为一种于煤层内直接生产煤气的方法，给出煤炭资源开发的新技术。
于煤层内直接生产煤气的“煤的地下气化”，可以成功地制取煤气，但至今无法商业化，其一个主要技术问题是：注气点无法随气化煤壁的连续后退而协调可控后退。为解决这一问题，在CN112188A专利文献中，给出了一种“拉管注气点后退式煤层气化方法”，它是通过沿煤层内钻孔或掘煤巷布置多条同向气化通道，在气化通道中的注气通道内置入气化物注气管线，并采用牵引拉管方式，使注气点随气化过程连续或周期后退，使气化通道之间的气化煤壁上的煤发生氧化反应和还原反应而不断生产煤气，以实现地下煤层气化的商业化。
本发明的目的在于提供一种适用于井工矿或露天矿的煤层气化技术，这种技术不使用气化物注气管线而注气点可控制后退。
为了更清楚地表达本发明的内容，先将本发明的附图说明如下：
附图1“多注——集气通道交变移动床长壁煤层气化方法”前半气化生产循环平面图。1与2：奇数和偶数注——集气通道；3：气化煤壁；4：注气；5：煤气排出；6：含氧气化物流动方向；7：氧化——还原带沿气化煤壁移动方向。图中实线a0c0所表为以奇数注——集气通道1注气生产循环起始时的气化煤壁3的位置，虚线a1c0所表为以奇数注——集气通道1注气终结时气化煤壁3的位置。
附图2“多注——集气通道交变移动床长壁煤层气化方法”后半气化生产循环平面图。图中所标数字的表征同附图1。图中点划线a0c0同附图(1)的a0c0，表前半气化生产循环(以奇数气化通道1注气)开始时气化煤壁3位置。实线a1C0为偶数气化通道2注气的后半气化生产循环起始时气化煤壁3的位置，即附图1中的a1C0位置。虚线a1c1为偶数气化通道2注气终结，即气化生产循环结束时，气化煤壁3的位置。
附图3“露天煤矿多注——集气通道交变移动床长壁煤层气化方法”平面图。1、2：注——集气通道(图中为5条气化钻孔的特例)；8：交叉贯通钻孔；9：贯通煤巷；10：斜井；11：立并；12：露天矿煤墙。
附图4“井工矿多注——集气通道交变移动床长壁煤层气化工作面”平面图。1、2：奇数与偶数注——焦气通道(图中为5条气化钻孔的特例)；9：贯通煤巷；13：操作巷；14：煤气运输巷；5：煤气排至煤气并；15：矿井通风风流；17：直线贯通钻孔；18：封闭。
本发明的主要内容：如附图(1)所示，在多条煤层内同向气化通道(钻孔或煤层内巷道，以下同)1与2之间的气化煤壁3上进行煤的气化生产，各气化煤壁3在气化通道1、2处连接为长壁气化工作面，当各奇数气化通道1注入气化物时，气化煤壁3生产的煤气进入各偶数气化通道2排出，反之亦然。气化煤壁3因煤被气化消耗而连续后退。当以气化通道1注气化物时(附图1)，气化物贴气化煤壁3向通道2方向流动，煤壁上顺次形成氧化带ab和还原带bc，生产的煤气进入气化通道2排出。由于沿气化煤壁火焰逆氧气流延烧，在气化煤壁3上，氧化带ab和还原带bc逆氧气流动方向，整体向气化通道1方向移动。当氧化带ab的起点a，移动到气化通道1上接替注气点a1点时，停止气化通道1注气，转换气化通道2注入气化物(附图2)，则流经气化煤壁的气体反向流动，气化煤壁上c点附近的煤迂氧气燃烧，原还原带bc成为氧化带cb，原氧化带ab成为还原带ba，即两带在气化煤壁3交换位置，生产的煤气也转而进入通道1排除。此后，在气化生产过程中，气化煤壁3上氧化带的的火焰向气化通道2方向延烧，即氧化带cb和还原带ba整体改变方向向通道2方向移动。当c点游动至通道2上C1点时，停止由通道2注气，即完成一个气化生产循环，注气点分别由a0后退至a1和由C0后退至c1。气化工作面由a0c0后退至a1c1，其间的煤被完全气化。再改由通道1注气，进入接替气化生产循环。如此，奇、偶数注一集气通道1、2周期性交替转换注入气化物与排出煤气，流经各气化煤壁3的气流方向也周期性改变，使氧化带和还原带在气化煤壁3上交替易位，且该两带沿气化煤壁3全长周期性往复移动，从而使各气化通道1、2间的煤被连续全部气化，长壁气化工作面连续后退。
本发明所采取的技术措施还包括有：
煤气出口端点火方式：气化生产由各贯通钻孔端开始，点火则在各气化钻孔的煤气出口i1点进行。
移动床煤层气化扩孔方法：点火后，在贯通煤巷9以注气插管未端i2为注气点，向各气化钻孔注入含氧气化物，火焰将沿气化钻孔煤壁逆氧气流方向自i1向i2延烧，沿气化钻孔形成移动的氧化带与还原带，生产煤气，使气化钻孔因孔壁的煤被气化消耗而扩大断面。
移动床煤层气化固孔方法：在如上所述的气化钻孔扩孔过程中，使气化钻孔在扩孔后，孔壁遗留焦炭和半焦炭，成为坚硬支护圈。
交叉钻孔移动床煤层气化贯通方法：在任意两条煤层内气化钻孔与贯通煤巷9的交点附近，各向相对气化钻孔上的予定贯通点i2钻一条贯通钻孔，形成交叉贯通钻孔8，先以气化钻孔上两个予定贯通点i2为注气点，点火注气，至气化空洞扩大至与交叉贯通钻孔8末端贯通，再转由交叉贯通钻孔8以交点i3为注气点注气，则火焰转向，沿贯通钻孔延烧至注气点i3，使气化空洞扩大至交叉贯通钻孔8相互连通。
气化钻孔贯通：
可以采用前述“交叉钻孔移动床煤层气化贯通方法”，也可采用如下所述的直线钻孔贯通方法：煤层内的直线贯通钻孔17通过各气化钻孔1、2上的预定贯通点i2，当实施气化钻孔扩孔工序火焰延烧至i2点时，各气化空洞沿扩大至与贯通钻孔17相连接。
本发明的优点在于用周期性交替转换注入气化物与排出煤气的方法，不仅实现了多气化煤壁相连接的长壁式煤层气化生产，生产能力高；而且不使用气化物注气管线，注气点可控后退的方法简单；简化了煤层气化炉的结构；提高还原带的温度。
下面以实施例，说明应用本发明的最好途径，并对本实发明作进一步的说明。
实施例1露天煤矿多注——集气道交变游动床长壁煤层气化工作面结构：如附图(3)所示，一组煤层内同向注一集气通道(该图所示为以5条气化钻孔形成4个气化煤壁，连接成长壁气化工作面的特例)1与2联接贯通煤巷9与露天矿煤墙12，贯通煤巷9与斜井10(或立井11)相联，交叉贯通钻孔8与各气化通道可能为立体交叉。
实施例2井工矿多注——集气通道交变移动床长壁煤层气化工作面结构；如附图(4)所示，煤层内的操作煤巷13，为全矿井通风、排水、运输网络的一部分，气化物总供给管线设于操作煤巷13内，气化生产亦在该巷道操作。与操作煤巷13相近、同向的煤气运输巷14构成煤气运输系统，并与矿井通风系统隔绝。另有与操作巷13相对同向的贯通巷9和操作巷13的一组煤层内注一集气通道1与2(图中所示为5条气化钻孔的特例)连接与直线贯通钻孔17构成气化生产系统，各煤气管16联结各注一集气通道1、2与煤气运输巷14。
点火、扩孔、固孔：采用前述“本发明所采取的技术措施”。
Claims (7)
1、一种在连接多条煤层内同向气化通道(1、2)之间的气化煤壁(3)上直接生产煤气的方法，其特征在于：奇、偶数注一集气通道(1、2)周期性交替转换注入气化物与排出煤气，流经各气化煤壁(3)的气流方向也周期性改变。
2、如权利要求1所说的于煤层直接生产煤气的方法，其特征在于：点火后，在贯通煤巷(9)以注气插管末端(i2)为注气点，向各气化钻孔注入含氧气化物，火焰将沿气化钻孔煤壁逆氧气流方向自煤气出口(i1)向注气点(i2)延烧，使气化钻孔因孔壁的煤被气化消耗而扩大断面。
3、如权利要求1或2所说的于煤层直接生产煤气的方法，其特征在于：点火后，在贯通煤巷(9)以注气插管末端(i2)为注气点，向各气化钻孔注入含氧气化物，火焰将沿气化钻孔煤壁逆氧气流方向自煤气出口(i1)向注气点(i2)延烧，使气化钻孔在扩孔后，孔壁遗留焦炭和半焦炭，成为坚硬支护圈。
4、如权利要求1所说的于煤层直接生产煤气的方法，其特征在于；在任意两条煤层内气化钻孔与贯通煤巷(9)的交点附近，各向相对气化钻孔上的予定贯通注气点(i2)钻一条贯通钻孔，形成交叉贯通钻孔(8)，先以气化钻孔上两个予定贯通注气点(i2)为注气点，点火注气，至气化空洞扩大至与交叉贯通钻孔(8)末端贯通，再转由交叉贯通钻孔(8)以交点(i3)为注气点注气，则火焰转向，沿贯通钻孔延烧至注气点(i3)，使气化空洞扩大至交叉贯通钻孔(8)相互连通。
5、如权利要求1所说的于煤层直接生产煤气的方法，其特征在于；煤层内的直线贯通钻孔(17)通过各气化通道(1、2)上的予定贯通注气点(i2)，当实施气化钻孔扩孔工序火焰延烧至予定贯通注气点(i2)时，各气化空洞扩大至与直线贯通钻孔(17)相连接。
6、如权利要求1、2、4或5所说的直接生产煤气的方法，其特征在于：应用于露天煤矿多注-集气通道交变游动床长壁煤层气化工作面结构中，一组煤层内同向注-集气通道(1、2)联接贯通煤巷(9)与露天矿煤墙(12)。
7、如权利要求1、2、4或5所说的直接生产煤气的方法，其特征在于：应用于井工矿的多注-集气通道交变移动床长壁煤层气化工作面结构，是煤层内操作煤巷(13)为全矿井通风、排水、运输网络的一部分，气化物总供给管线设于操作煤巷(13)内，与操作煤巷(13)相近、同向的煤气运输巷(14)构成煤气运输系统，并与矿井通风系统隔绝，另有与操作煤巷(13)相对、同向的贯通煤巷(9)和操作煤巷(13)的一组煤层内注-集气通道(1、2)连接与直线贯通钻孔(17)构成气化生产系统，各煤气管(16)联结各注-集气通道(1、2)与煤气运输巷(14)。
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