CN112502681A - 一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统 - Google Patents
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Abstract
一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，包括连续管外管、连续管内管、冷却入水管等，连续管内管内嵌在连续管外管内部且连续管内管外壁与连续管外管内壁间构成环状空腔；连续管外管和连续管内管与燃烧头上端固定连接，燃烧头内部设有环形散热腔，冷却入水管和冷却出水管与环形散热腔连通，燃气管贯穿燃烧头将可燃气体输送至燃烧区，燃烧头上设置有至少两个热电偶，喷水管贯穿燃烧头将燃烧水喷出至燃烧区，火花塞安装在燃烧头上并与点火电缆连接，该系统可实现地下煤层点燃及燃烧区温度的实时监测，并保证其在高温工作环境下可以正常工作，该系统的提出也为后期优化与研发同类煤层气开采装备提供了新的思路与方法。
Description
技术领域
本发明属于煤层气开采领域，具体涉及一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统。
背景技术
近年来，国家对于生态环境的保护和治理工作越来越重视，减少了对于煤炭资源的开采，加大了对于清洁能源的开发和利用。而煤层气作为一种新型洁净能源，是煤炭的伴生气，开发煤层气对缓解能源的供需矛盾、保证煤炭开采安全，实施可持续发展的能源战略具有十分重要的现实意义。现阶段，用于提高煤层气采出率的技术有很多，如水力压裂技术、高能气体压裂技术、注气技术、气润湿反转技术、生物固氮酶技术、多分支水平井技术等，但这些技术往往只能通过改善煤层气开采全过程中的某一个方面来提高煤层气采出率。而火烧煤层技术则有别于其他技术，从煤层气的解吸到扩散再到渗流，该技术可以对其全过程进行改善，以此来提高煤层气采收率。要想采用火烧煤层技术开采煤层气，所面临的首要问题就是：(1)如何将煤层点燃。(2) 如何使得点燃煤层的装置在地下高温环境下保持正常工作，防止其熔化失效。
发明内容
本发明提出了一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，旨在实现地下煤层点燃及燃烧区温度的实时监测，并保证其在高温工作环境下可以正常工作，该系统的提出也为后期优化与研发同类煤层气开采装备提供了新的思路与方法。
一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，包括连续管外管、连续管内管、冷却入水管、冷却出水管、燃气管、点火电缆、燃烧头、喷水管和火花塞，连续管内管内嵌在连续管外管内部且连续管内管外壁与连续管外管内壁间构成环状空腔；
所述燃烧头轴向方向设有贯穿的氧气通道且燃烧头内部轴向延伸有密闭的环形散热腔，所述的连续管外管和连续管内管与燃烧头上端固定连接；
所述的冷却入水管和冷却出水管经由环状空腔贯穿至环形散热腔内部与环形散热腔连通；
所述的燃气管经由环状空腔后贯穿环形散热腔与燃烧头将可燃气体输送至燃烧区；
所述的燃烧头上设置有至少两个热电偶，数据传输线缆经由环状空腔与环形散热腔后与热电偶连接；
所述的喷水管贯穿环形散热腔与燃烧头将燃烧水从连续管内管和连续管外管的环状空腔进入喷水管喷出至燃烧区；
所述的火花塞安装在燃烧头上，所述的点火电缆经由环状空腔与环形散热腔后与火花塞连接。
本发明的有益效果：
该系统设计有燃气管、氧气通道、点火电缆、火花塞和热电偶，可以实现以电打火的方式点燃通入的可燃气体，进而引燃煤层，并可以通过热电偶实时监测燃烧区温度的变化，以此来判别煤层是否点燃以及煤层点燃后其燃烧状态如何，此外，通过冷却水的循环可以及时地将燃烧区传递给系统的热量带走，使其自身温度始终保持在正常工作的范围内。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的仰视图。
图4为本发明的燃烧头的俯视图。
图5为本发明整体轴向剖视图。
图6为本发明燃烧头轴向剖视图。
具体实施方式
请查阅图1至图6所示，一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，包括连续管外管1、连续管内管2、冷却入水管3、冷却出水管4、燃气管7、点火电缆8、燃烧头9、喷水管10和火花塞12，连续管内管2内嵌在连续管外管1内部且连续管内管2外壁与连续管外管1内壁间构成环状空腔13；连续管外管1与连续管内管2构成的环状空腔13用于冷却入水管3、冷却出水管4、燃气管7、点火电缆8和数据传输线缆11的通过，而连续管内管2用于通过氧气；
所述燃烧头9轴向方向设有贯穿的氧气通道91且燃烧头9内部轴向延伸有密闭的环形散热腔90，
所述的连续管外管1下端与燃烧头9上端外壁固定连接，所述的连续管内管2下端与燃烧头9上端内壁固定连接；
所述的冷却入水管3和冷却出水管4经由环状空腔13贯穿至环形散热腔 90内部与环形散热腔90连通；
所述的燃气管7经由环状空腔13并贯穿环形散热腔90后与燃烧头9下端面连接；燃气管7的作用是作为可燃气体的通道；
所述的燃烧头9上设置有至少两个热电偶，数据传输线缆11 经由环状空腔13与环形散热腔90后与热电偶连接；热电偶的作用是用于实时监测燃烧区温度的变化，以此来判断煤层的燃烧状态；
所述的喷水管10贯穿环形散热腔90后与燃烧头9下端面连接，燃烧水经连续管内管2和连续管外管1的环状空腔13后，进入喷水管10后喷出，进入燃烧区；喷水管10的作用是用于通过燃烧水，燃烧水经燃烧气化后，会驱动煤层气向着采气井汇集；
所述的火花塞12内嵌在燃烧头9下端面，所述的点火电缆8经由环状空腔13与环形散热腔90后与火花塞12连接，点火电缆8的作用是通过高压电流；火花塞12的作用是高压电流经点火电缆8到达火花塞12，在火花塞中心电极和侧电极之间跳火，进而产生强烈电火花，点燃由燃气管7通入的可燃气体，进而引燃煤层。
更进一步而言，所述的热电偶数量为2个，第一热电偶5内嵌在燃烧头9 下端面，第二热电偶6内嵌在燃烧头9外侧壁。
更进一步而言，所述的连续管外管1和燃烧头9外径相同，所述的连续管内管2和燃烧头9内径相同。
更进一步而言，所述的喷水管10为多个，且多个喷水管10环形均匀分布在燃烧头9上。
更进一步而言，所述的燃烧头9下端为中空半球形结构。
本发明的工作原理及使用过程：
当该系统整体达到指定区域后，开始冷却水的循环，冷却水进入冷却入水管3，穿过由连续管内管1和连续管外管2形成的环状空腔13后，进入燃烧头9内部的环形散热腔90中，当冷却水充满整个环形散热腔90后，再由连接在燃烧头9上的冷却出水管4流出；经燃气管7和氧气通道91不断地输入可燃气体和氧气，与此同时，通过火花塞不断进行地进行电打火的操作，点燃可燃气体，进而引燃煤层，并由热电偶对燃烧区温度进行实时监测，根据热电偶传回的数据来分析判断煤层是否已经被点燃以及煤层点燃后其燃烧状态如何。当判断煤层被点燃后，停止通入可燃气体。此时，燃烧水经由环状空腔13、喷水管10进入燃烧区，经燃烧气化后，驱动煤层气向着采气井汇集。在整个过程中，始终保持冷却水的循环，及时地带走由燃烧区传递给该系统的热量，使其自身温度一直维持在正常工作温度的范围内，，防止其在高温工作环境下熔化失效。
需要说明的是，该系统工作时，环形散热腔90内部始终被冷却水填充满。
Claims (6)
1.一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：包括连续管外管(1)、连续管内管(2)、冷却入水管(3)、冷却出水管(4)、燃气管(7)、点火电缆(8)、燃烧头(9)、喷水管(10)和火花塞(12)，连续管内管(2)内嵌在连续管外管(1)内部且连续管内管(2)外壁与连续管外管(1)内壁间构成环状空腔(13)；
所述燃烧头(9)轴向方向设有贯穿的氧气通道(91)且燃烧头(9)内部设有密闭的环形散热腔(90)，所述的连续管外管(1)和连续管内管(2)与燃烧头(9)上端固定连接；
所述的冷却入水管(3)和冷却出水管(4)经由环状空腔(13)贯穿至环形散热腔(90)内部与环形散热腔(90)连通；
所述的燃气管(7)经由环状空腔(13)后贯穿燃烧头(9)将可燃气体输送至燃烧区；
所述的燃烧头(9)上设置有至少两个热电偶，数据传输线缆(11)经由环状空腔(13)与热电偶连接；
所述的喷水管(10)贯穿环形散热腔(90)与燃烧头(9)，将燃烧水从环状空腔(13)进入喷水管(10)喷出至燃烧区；
所述的火花塞(12)安装在燃烧头(9)上，所述的点火电缆(8)经由环状空腔(13)后与火花塞(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：所述的火花塞(12)内嵌在燃烧头(9)下端面。
3.根据权利要求1所述的一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：所述的热电偶数量为2个，第一热电偶(5)内嵌在燃烧头(9)下端面，第二热电偶(6)内嵌在燃烧头(9)外侧壁。
4.根据权利要求1所述的一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：所述的连续管外管(1)和燃烧头(9)外径相同，所述的连续管内管(2)和燃烧头(9)内径相同。
5.根据权利要求1所述的一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：所述的喷水管(10)为多个，且多个喷水管(10)环形均匀分布在燃烧头(9)上。
6.根据权利要求1所述的一种地下煤层气化用多通道连续管点燃系统，其特征在于：所述的燃烧头(9)下端为中空半球形结构。
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