CN107202792A - 煤炭地下气化的监控装置及监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤炭地下气化的监控装置及监控方法，该监控装置包括摄像机构、以及连接所述摄像机构的连接线，还包括冷却气输送管，所述摄像机构位于所述冷却气输送管的冷却气的冷却保护范围内。本发明提供的煤炭地下气化的监控装置及监控方法，通过持续不断的输送冷却气以冷却摄像机构，冷却气不仅可以为摄像机构提供冷却效果，还可以隔绝外围的腐蚀性气体，如此无需额外设计专用的防高温防腐蚀的摄像机构，另外，冷却气输送仅需一管道即可，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采技术，具体涉及一种煤炭地下气化的监控装置及监控方法。
背景技术
煤炭地下气化技术是一种将埋藏在地下的煤炭进行直接的有控制的燃烧，产生可燃气体的过程的技术。具体的，通过钻孔钻到煤层，将气化剂送到煤层，点火后在高温下使气化剂与煤炭反应，生成的煤气也是通过钻孔输送到地面后进行后续处理或应用。
现有技术中，实时监控到地下气化炉的燃烧情况对于有效调节气化工艺，稳定气化工艺也有非常大的促进作用，同时也使地下气化的燃烧状态更加直观。为了实时监控地下气化炉的燃烧情况，通常将一个或多个传感装置如摄像机构下放到地下以获取地下燃烧的相应参数，公开日为，名称为的专利提供的均是这样的地下燃烧监控装置。
现有技术的不足之处在于，地下燃烧区的温度较高，环境气氛也较为复杂，如含有腐蚀性的气体，而通用的传感装置大多不耐高温和腐蚀，需要专门设计耐高温和耐腐蚀的传感装置，如申请号为200910075697.8，公开日为2012.8.22，名称为“一种煤矿用智能化测温仪”的专利，其就设置一可以防爆耐高温的传感装置，或者为传感装置设计专用的保护装置，如申请号为201210110499.2，公开日为2014.12.10，名称为“煤炭地下气化可视化点火与监控装置”的专利，其在地下设置一保护室，将视频监控系统内置于该保护室内。设计专用的传感装置成本从设计、制造到后期维护均成本高昂，而设计专用的保护室一方面要加大钻孔的径向尺寸，另一方面保护室对摄像装置的视角有负面影响，难以完整观察的燃烧景象。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤炭地下气化的监控装置及监控方法，以解决技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤炭地下气化的监控装置，包括摄像机构、以及连接所述摄像机构的连接线，还包括：
冷却气输送管，所述摄像机构位于所述冷却气输送管的冷却气的冷却保护范围内。
上述的监控装置，还包括铠装热电偶，所述铠装热电偶位于所述摄像机构的拍摄视角以外。
上述的监控装置，所述摄像机构位于所述冷却气输送管的内部。
上述的监控装置，所述冷却气输送管的一端开口，所述摄像机构位于所述开口一端的内侧，所述冷却气输送管位于所述摄像机构的拍摄视角以外。
上述的监控装置，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2)2m3/h；
当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1)2m3/h；
上式中，D1为所述摄像机构的最大径向尺寸，D2为所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸，D3为所述冷却气输送管的内径，各尺寸的单位均为米。
上述的监控装置，所述铠装热电偶和所述摄像机构位于所述冷却气输送管的同一轴线上，所述铠装热电偶位于所述开口的外侧。
上述的监控装置，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2-D4)2m3/h；
当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1-D4)2m3/h；
上式中，D1为所述摄像机构的最大径向尺寸，D2为所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸，D3为所述冷却气输送管的内径，D4为所述铠装热电偶的最大径向尺寸，各尺寸的单位均为米。
上述的监控装置，所述冷却气输送管包括外套管和内套于所述外套管中的内套管，所述摄像机构设置于所述内套管中，所述外套管和内套管之间为所述冷却气的输送通道。
上述的监控装置，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
Vmin＝18π×(D5-D6)2m3/h，Vmax＝180π×(D5-D6)2m3/h；
上式中，D5为所述外套管的最大径向尺寸，D6为所述内套管的最大径向尺寸，各尺寸的单位均为米。
一种煤炭地下气化的监控方法，包括以下步骤：
将摄像机构输送到煤炭的地下气化空间中；
通过冷却气输送管向所述地下气化空间中输送冷却气以使得其冷却所述摄像机构。
在上述技术方案中，本发明提供的煤炭地下气化的监控装置，通过持续不断的输送冷却气以冷却摄像机构，冷却气不仅可以为摄像机构提供冷却效果，还可以隔绝外围的腐蚀性气体，如此无需额外设计专用的防高温防腐蚀的摄像机构，另外，冷却气输送仅需一管道即可，结构简单。
由于上述监控装置具有上述技术效果，该监控装置的实现方法也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例提供的监控装置的结构示意图；
图2为本发明另一种实施例提供的监控装置的结构示意图；
图3为本发明再一种实施例提供的监控装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的监控方法的结构示意图。
附图标记说明：
1、摄像机构；2、连接线；3、冷却气输送管；3.1、外套管；3.2、内套管；3.3、透明窗；4、铠装热电偶；5、钻孔；6、燃烧区；7、煤层；8、显示机构；9、卷筒；10、地面；11、摄像固定机构；12、管道固定机构；13、电偶固定装置。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-3所示，本发明实施例提供一种煤炭地下气化的监控装置，包括摄像机构1、以及连接所述摄像机构1的连接线2，还包括冷却气输送管3，所述摄像机构1位于所述冷却气输送管3的冷却气的冷却保护范围内。
具体的，设置一冷却气输送管3以输送冷却气，通过钻孔5将冷却气输送管3从地面10延伸布置到地下燃烧区6，如此将冷却气由地面10输送到地下的燃烧区6，冷却气用于为摄像机构1提供一不影响其工作性能的相对低温的环境，冷却气可以直接吹向摄像机构1以降低其温度，也可以吹向摄像机构1和燃烧区6之间的空间，以将燃烧区6的高温进行隔离，如此保护摄像机构1。
本发明实施例提供的煤炭地下气化的监控装置，通过持续不断的输送冷却气以冷却摄像机构1，冷却气不仅可以为摄像机构1提供冷却效果，还可以隔绝外围的腐蚀性气体，如此无需额外设计专用的防高温防腐蚀的摄像机构1，另外，冷却气输送仅需一管道即可，结构简单。
如图1所示，本发明提供的实施例一中，还包括铠装热电偶4，所述铠装热电偶4位于所述摄像机构1的拍摄视角以外，所述摄像机构1位于所述冷却气输送管3的内部，且冷却气输送管3的一端开口，所述摄像机构1位于所述开口一端的内侧，所述冷却气输送管3位于所述摄像机构1的拍摄视角以外，如此一方面从冷却气输送管3输出的冷却气包裹摄像机构1，使得冷却气被高效的使用，几乎不会被浪费，而且由于冷却气输送管3的束缚，冷却气不会因为地下燃烧气氛的冲击而散开，另一方面由于铠装热电偶4和冷却气输送管3均位于摄像机构1的拍摄视角以外，摄像机构1不会有额外的遮挡物，获取的视频图像更为清楚。
本实施例中，进一步的，摄像机构1的最大径向尺寸为D1，所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸为D2为，所述冷却气输送管3的内径为D3，各尺寸的单位均为米。冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2)2m3/h；当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1)2m3/h。通过实验及工程实践证明，上述流速的冷却气不仅可以有效的保护摄像机构1，又不至于造成冷却气的浪费。
如图2所示，本发明提供的实施例二中，所述摄像机构1位于所述冷却气输送管3的内部。所述冷却气输送管3的一端开口，所述摄像机构1位于所述开口一端的内侧，所述冷却气输送管3位于所述摄像机构1的拍摄视角以外。还包括铠装热电偶4，所述铠装热电偶4和所述摄像机构位于所述冷却气输送管3的同一轴线上，所述铠装热电偶4位于所述开口的外侧，同样的，位于冷却气输送管3内部的摄像机构1具有与实施例一相同的对应效果。另外，本实施例的铠装热电偶4位于摄像机构1的拍摄视角以内，其作用在于，当地下煤炭燃烧的燃烧区6过于接近摄像机构1时，铠装热电偶4由于接触或者临近接触燃烧区6检测到极高的温度，作为预警，此时可以控制保护气输送管和摄像机构1或者控制摄像机构1移动以远离燃烧区6，从而更好的保护摄像机构1。
本实施例中，较为优选的，摄像机构1的最大径向尺寸为D1，所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸为D2为，所述冷却气输送管3的内径为D3，铠装热电偶4的最大径向尺寸为D4，各尺寸的单位均为米，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2-D4)2m3/h；当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1-D4)2m3/h；通过实验及工程实践证明，上述流速的冷却气不仅可以有效的保护摄像机构1，又不至于造成冷却气的浪费。
本实施例中，优选的，铠装热电偶4通过电偶固定机构13固定于冷却气输送管3道上，即铠装热电偶4与冷却气输送管3道之间保持相对静止，如此无论冷却气输送管3道如何运行，铠装热电偶4始终检测的是摄像机构1前方一定位置的区域温度，从而有效的保护摄像机构1。
如图3所示，本发明提供的第三个实施例中，所述冷却气输送管3包括外套管3.1和内套于所述外套管3.1中的内套管3.2，所述摄像机构1设置于所述内套管3.2中，所述外套管3.1和内套管3.2之间为所述冷却气的输送通道，此时，外套管3.1和内套管3.2之间的输送的冷却气隔绝摄像机构1和燃烧区6，以此保护摄像机构1。
本实施例中，D5为所述外套管3.1的最大径向尺寸，D6为所述内套管3.2的最大径向尺寸，各尺寸的单位均为米。所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，Vmin＝18π×(D5-D6)2m3/h，Vmax＝180π×(D5-D6)2m3/h；通过实验及工程实践证明，上述流速的冷却气不仅可以有效的保护摄像机构1，又不至于造成冷却气的浪费。
本实施例中，较为优选的，内套管3.2的一端通过透明窗3.3进行封闭，如此一方面使得冷却气不至于进入内套筒，另一方面透明窗3.3不会影响摄像机构1的拍摄效果。
本发明中，当冷却气的最终输入地位为燃烧区6时，其应该为不影响煤炭燃烧的气体，如惰性气体、非含固液的气化剂或不改变炉内气氛的气体；作为可选的，冷却气输送管3道也可以是循环管道，即其还具有一并列的管道将经过摄像机构1后的冷却气输送回地面10，如此冷却气不会进入燃烧区6，其可选范围更广。
本发明中，优选的，摄像机构1通过摄像固定机构11固定于冷却气输送管3的中心轴线上，摄像固定机构11可以包括环状件和设置于环状件内侧的支架，环状件嵌于冷却气输送管3的内壁上，摄像固定机构11固定于支架的中心位置上，如此，无论冷却气输送管3在钻孔5内前行还是后移，摄像机构1的视角基本不受变化。
本发明中，优选的，冷却气输送管3的径向尺寸被配置为大于钻孔5径向尺寸的80％以上，如此冷却气输送管3不会在钻孔5内大幅的活动从而影响摄像机构1的拍摄。
本发明中，可在地面10设置一绞架和卷筒9输送和拉回冷却气输送管3，如此便于整个监控装置的使用。同时在设置一显示机构8用以接受摄像机构1拍摄的视频数据。
如图4所示，本发明还提供一种煤炭地下气化的监控方法，包括以下步骤：
101、将摄像机构1输送到煤炭的地下气化空间中；
具体的，将摄像机构1固定到冷却气输送管3上，通过相应的管道驱动装置如卷筒9将冷却气输送管3道通过钻孔5输送到地下气化空间的，显然的，也可通过的管道将摄像机构1输送到地下气化空间中。
102、通过冷却气输送管3向所述地下气化空间中输送冷却气以使得其冷却所述摄像机构1。
具体的，如前述的监控装置部分所述，通过冷却气输送管3道输送冷却气包裹以冷却摄像机构1，或者将摄像机构1与燃烧区6予以隔绝以冷却摄像机构1。
在上述技术方案中，由于上述监控装置具有上述技术效果，该监控装置的实现方法也应具有相应的技术效果。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (10)
1.一种煤炭地下气化的监控装置，包括摄像机构、以及连接所述摄像机构的连接线，其特征在于，还包括：
冷却气输送管，所述摄像机构位于所述冷却气输送管输送的冷却气的冷却保护范围内。
2.根据权利要求1所述的监控装置，其特征在于，所述摄像机构位于所述冷却气输送管的内部。
3.根据权利要求2所述的监控装置，其特征在于，还包括铠装热电偶，所述铠装热电偶位于所述摄像机构的拍摄视角以外。
4.根据权利要求3所述的监控装置，其特征在于，所述冷却气输送管的一端开口，所述摄像机构位于所述开口一端的内侧，所述冷却气输送管位于所述摄像机构的拍摄视角以外。
5.根据权利要求4所述的监控装置，其特征在于，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2)2m3/h；
当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1)2m3/h；
上式中，D1为所述摄像机构的最大径向尺寸，D2为所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸，D3为所述冷却气输送管的最大内直径，各尺寸的单位均为米。
6.根据权利要求2所述的监控装置，其特征在于，还包括铠装热电偶，所述铠装热电偶和所述摄像机构位于所述冷却气输送管的同一轴线上，所述铠装热电偶位于所述开口的外侧。
7.根据权利要求6所述的监控装置，其特征在于，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
其中，当D1<D2时，Vmin＝18π×(D3-D2-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D2-D4)2m3/h；
当D1≥D2时，Vmin＝18π×(D3-D1-D4)2m3/h，Vmax＝180π×(D3-D1-D4)2m3/h；
上式中，D1为所述摄像机构的最大径向尺寸，D2为所述摄像机构的连接线的最大径向尺寸，D3为所述冷却气输送管的最大内直径，D4为所述铠装热电偶的最大径向尺寸，各尺寸的单位均为米。
8.根据权利要求3所述的监控装置，其特征在于，所述冷却气输送管包括外套管和内套于所述外套管中的内套管，所述摄像机构设置于所述内套管中，所述外套管和内套管之间为所述冷却气的输送通道。
9.根据权利要求8所述的监控装置，其特征在于，所述冷却气的输送量介于Vmax与Vmin之间，
Vmin＝18π×(D5-D6)2m3/h，Vmax＝180π×(D5-D6)2m3/h；
上式中，D5为所述外套管的最大径向尺寸，D6为所述内套管的最大径向尺寸，各尺寸的单位均为米。
10.一种煤炭地下气化的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
将摄像机构输送到煤炭的地下气化空间中；
通过冷却气输送管向所述地下气化空间中输送冷却气以使得其冷却所述摄像机构。
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