CN111827956A - 矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体公开了矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，该发电气化炉设置在井下煤层中，开挖有矿井大巷、操作巷、设备巷、运输巷，在矿井大巷中开挖有注气室，连接注气管至气化通道内，运输巷内安装有刮板输送机用于煤矸石输送，端头开挖有人工操作室，在设备巷内开挖有两个硐室，分别为涡轮发电室与气体输送室、热水发电室与水体泵送室，分别连接集气管、集热管，在气化工作面周边建立支护隔离墙，内部预留集气巷及多条气化通道，气化通道下端部设置有电子点火器，通道内接入注气管及集热管，且支护隔离墙上部安设有多个双层隔离门，该气化炉使用时可进行煤炭或煤矸石的气化，具备循环使用、能量利用充分的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体涉及矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法。
背景技术：
煤炭地下气化技术，其工艺是将赋存于地下的煤层由物理采煤变为化学采气，其实质是将煤中的有用物质挥发分、固定碳等通过热解、燃烧、气化等物理和化学转化的方式转变为可燃气体，具有产气成本低、安全性高和环境效益好的优点。因此，煤炭地下气化首先是一种煤炭的开发方法，是对传统煤炭开采方式的创新，同时该技术在低品质高硫、高灰、急倾斜、薄煤层、深部煤层、“三下”压煤以及常规技术经济不可采等残滞留煤的开采利用方面具有广阔的应用前景。
但现阶段煤炭地下气化尚没有实现产业化生产，主要是煤炭地下气化炉采掘及支护成本高，且多为一次性气化炉，余温余热难以利用把控，造成管理维护困难，使用后的气化炉支护困难。因此，为了解决现阶段矿井地下气化炉所面临的问题，本发明提供一种可重复使用、支护稳定、能源利用充分的地下发电气化炉及气化方法。
发明内容：
针对现有技术存在的问题，本发明提供矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法。
本发明所提供的技术方案是：
所述气化炉设置在井下煤层中，开挖有矿井大巷、操作巷、设备巷、运输巷，在矿井大巷中开挖有注气室，连接注气管至气化通道内，运输巷内安装有刮板输送机用于煤矸石输送，端头开挖有人工操作室，在设备巷内开挖有两个硐室，分别为涡轮发电室与气体输送室、热水发电室与水体泵送室，分别连接集气管、集热管，在气化工作面周边建立支护隔离墙，内部预留集气巷及多条气化通道，气化通道下端部设置有电子点火器，通道内接入注气管及集热管，且支护隔离墙上部安设有多个双层隔离门；
所述气化炉首次运行时，气化工作面为煤层结构，封闭双层隔离门，打开集热管及注气管形成水、气循环，启动电子点火器点燃煤层及气体，通过控制注气管内气体完成气化炉温度调节，制备后的高温气体通过集气巷内集气管运输至涡轮发电室进行发电及冷却，再通过气体输送室加压送至矿井大巷内，集热管内水体升温后流至热水发电室进行发电及冷却，再经水体泵送室加压完成水体循环，气化工作面燃烧完成后注气管内切换惰性气体，待气化炉内确认安全后回收惰性气体，停止集气管及集热管运行；
所述气化炉内煤体燃烧完成后确认炉内安全，开启双层隔离门，将燃烧残渣堆积夯实，通过刮板输送机运送煤矸石至气化工作面，矸石堆积完成后重新密闭双层隔离门，打开集热管及注气管，电子打火器点燃煤矸石，制备高温气体，再次进行气体输送及水体循环，完成气化后确认炉内安全，将燃烧残渣进行堆积夯实，再次运送煤矸石气化，直至气化炉废弃。
进一步，设备硐室及人工操作室应满足紧急避难标准。
进一步，气化炉内残渣可选择清理或堆积夯实。
进一步，注气管内气体根据气化进程可进行切换调节，添加气化剂、水蒸气、惰性气体等。
进一步，煤矸石堆积时，根据煤矸石品质可掺杂部分煤块。
进一步，电子点火器为高阻值电阻丝缠绕易燃材料所制。
进一步，气化通道内间隔安装有温度感应器及气体感应器，用于监测气化炉内变化，以进行人为控制。
进一步，支护隔离墙内的注气管及集气管管壁均匀分布有气孔。
进一步，支护隔离墙内有高温隔热涂层，表面附着抑燃剂。
附图说明
图1是实现本发明矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法的结构示意图。
图中：1为操作巷；2为双层隔离门；3为集气管；4为集热管；5为涡轮发电室；6为气体输送室；7为设备巷；8为支护隔离墙；9为热水发电室；10为水体泵送室；11为电子点火器；12为注气管；13为刮板输送机；14为人工操作室；15为集气巷；16为运输巷；17为气化通道；18为气化工作面；19为注气室；20为矿井大巷。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
所述气化炉设置在井下煤层中，开挖有矿井大巷20、操作巷1、设备巷7、运输巷16，在矿井大巷20中开挖有注气室19，连接注气管12至气化通道17内，运输巷16内安装有刮板输送机13用于煤矸石输送，端头开挖有人工操作室14，在设备巷7内开挖有两个硐室，分别为涡轮发电室5与气体输送室6、热水发电室9与水体泵送室10，分别连接集气管3、集热管4，在气化工作面18周边建立支护隔离墙8，内部预留集气巷15及多条气化通道17，气化通道17下端部设置有电子点火器11，通道内接入注气管12及集热管4，且支护隔离墙8上部安设有多个双层隔离门2；
所述气化炉首次运行时，气化工作面18为煤层结构，封闭双层隔离门2，打开集热管4及注气管12形成水、气循环，启动电子点火器11点燃煤层及气体，通过控制注气管12内气体完成气化炉温度调节，制备后的高温气体通过集气巷15内集气管3运输至涡轮发电室5进行发电及冷却，再通过气体输送室6加压送至矿井大巷20内，集热管4内水体升温后流至热水发电室9进行发电及冷却，再经水体泵送室10加压完成水体循环，气化工作面18燃烧完成后注气管12内切换惰性气体，待气化炉内确认安全后回收惰性气体，停止集气管3及集热管4运行；
所述气化炉内煤体燃烧完成后确认炉内安全，开启双层隔离门2，将燃烧残渣堆积夯实，通过刮板输送机13运送煤矸石至气化工作面18，矸石堆积完成后重新密闭双层隔离门2，打开集热管4及注气管12，电子打火器11点燃煤矸石，制备高温气体，再次进行气体输送及水体循环，完成气化后确认炉内安全，将燃烧残渣进行堆积夯实，再次运送煤矸石气化，直至气化炉废弃。
进一步，设备硐室及人工操作室14应满足紧急避难标准。
进一步，气化炉内残渣可选择清理或堆积夯实。
进一步，注气管12内气体根据气化进程可进行切换调节，添加气化剂、水蒸气、惰性气体等。
进一步，煤矸石堆积时，根据煤矸石品质可掺杂部分煤块。
进一步，电子点火器11为高阻值电阻丝缠绕易燃材料所制。
进一步，气化通道17内间隔安装有温度感应器及气体感应器，用于监测气化炉内变化，以进行人为控制。
进一步，支护隔离墙8内的注气管12及集气管3管壁均匀分布有气孔。
进一步，支护隔离墙8内有高温隔热涂层，表面附着抑燃剂。
当然，上述说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述的实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (9)
1.矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于：
所述气化炉设置在井下煤层中，开挖有矿井大巷、操作巷、设备巷、运输巷，在矿井大巷中开挖有注气室，连接注气管至气化通道内，运输巷内安装有刮板输送机用于煤矸石输送，端头开挖有人工操作室，在设备巷内开挖有两个硐室，分别为涡轮发电室与气体输送室、热水发电室与水体泵送室，分别连接集气管、集热管，在气化工作面周边建立支护隔离墙，内部预留集气巷及多条气化通道，气化通道下端部设置有电子点火器，通道内接入注气管及集热管，且支护隔离墙上部安设有多个双层隔离门；
所述气化炉首次运行时，气化工作面为煤层结构，封闭双层隔离门，打开集热管及注气管形成水、气循环，启动电子点火器点燃煤层及气体，通过控制注气管内气体完成气化炉温度调节，制备后的高温气体通过集气巷内集气管运输至涡轮发电室进行发电及冷却，再通过气体输送室加压送至矿井大巷内，集热管内水体升温后流至热水发电室进行发电及冷却，再经水体泵送室加压完成水体循环，气化工作面燃烧完成后注气管内切换惰性气体，待气化炉内确认安全后回收惰性气体，停止集气管及集热管运行；
所述气化炉内煤体燃烧完成后确认炉内安全，开启双层隔离门，将燃烧残渣堆积夯实，通过刮板输送机运送煤矸石至气化工作面，矸石堆积完成后重新密闭双层隔离门，打开集热管及注气管，电子打火器点燃煤矸石，制备高温气体，再次进行气体输送及水体循环，完成气化后确认炉内安全，将燃烧残渣进行堆积夯实，再次运送煤矸石气化，直至气化炉废弃。
2.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的设备硐室及人工操作室应满足紧急避难标准。
3.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述气化炉内残渣可选择清理或堆积夯实。
4.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的注气管内气体根据气化进程可进行切换调节，添加气化剂、水蒸气、惰性气体等。
5.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的煤矸石堆积时，根据煤矸石品质可掺杂部分煤块。
6.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的电子点火器为高阻值电阻丝缠绕易燃材料所制。
7.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的气化通道内间隔安装有温度感应器及气体感应器，用于监测气化炉内变化，以进行人为控制。
8.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的支护隔离墙内的注气管及集气管管壁均匀分布有气孔。
9.根据权利要求1所述矿井地下煤炭及煤矸石发电气化炉及气化方法，其特征在于，所述的支护隔离墙内有高温隔热涂层，表面附着抑燃剂。
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