CN117307123A - 一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法。包括以下步骤：确定探测区域的地层结构，建立相应的进气通道、出气通道；建立将上述两通道相互连通的水平气化通道并在其上均匀地建立若干条竖直气化通道。将高压气体管道布置在相应的竖直气化通道中。通入强氧化剂气流，点燃下方点火塞，在反应过程中，气体成分检测装置对气化成分进行实时监测，当混合气体含氧量超过10％，降低强氧化气体浓度；当有效成分低于50％，打开高压气体喷嘴，将煤层表面灰质剥离。待下方煤层反应完全，再依次打开中上位置点火塞使反应继续进行。气体分离装置对有效气体、强氧化气体进行分离。该气化通道能够提高气化反应效率、使灰质脱离，使气化反应更好进行。
Description
技术邻域
本发明涉及煤炭地下气化技术邻域，特别是涉及到一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法。
背景技术
现有的煤炭气化技术主要是单一的从煤层底部从前往后的进行气化反应，通过在煤层底部进行点火，待上部煤层反应完全之后再往后进行反应，此气化反应过程十分缓慢且转化效率很低，因此本专利提供了一种竖直气化通道的方法，能够使气化反应同时在多个竖直气化通道进行，提高了整体的气化反应效率。
随着气化反应的进行，燃烧过程中所产生的灰分会逐渐附着在煤层表面，抑制强氧化气流与煤层的接触，导致气化产生的有效气体减少。因此本专利提供了一种能够清除煤层表面灰分的方法，降低灰分对气化通道的影响，能够使反应持续高效的进行。
在气化反应的过程中，缺乏对反应后气体浓度的检测，当混合气体的氧含量超过一定数值时，将会对气化反应的安全性造成一定的隐患，进而导致更大的人员与财产损失。
当气化反应完成之后，所产生的有效气体将与过剩的强氧化气流一起从出气通道输出，如不对其进行气体分离，反应所产生的有效气体与氧化气体在一定的条件下会发生反应，将会造成一定的安全隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明解决上述问题的技术方案是：一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，包括以下步骤：
a.对所述地下煤层的地质结构进行勘探，确定地下煤层的空间结构、厚度以及埋深。
b.建立相应的进气通道、出气通道使其延伸到煤层底部。
c.建立将上述两通道相互连通的水平气化通道。
d.在出气通道处设置气体分离装置，并将过剩强氧化剂气体通过管道与高压气体压缩装置进行连接，对过剩气体重复利用。
e.在水平气化通道的长度方向上按照相同的间距均匀地打通多个竖直气化通道直至煤层顶部区域。
f.测出各个竖直气化通道长度，并选择合适的高压气体管道长度。
g.在各竖直气化通道内通入高压气体管道，并通过管道与地面高压气体压缩装置进行连接。
h.高压气体管道顶部安装有实时气体成分检测装置，检测装置内部的传感器对进入装置的混合气体进行检测，将监测数据反映到控制系统，从而能够对气化气体进行实时监测，管道壁上中下位置均安装有点火塞以及高压气体喷嘴，管道内部有耐高温隔热管道，其内部装有控制各个装置的控制线路，上述各装置均通过地面控制系统进行控制。
i.进气通道向气化通道内通入强氧化剂气流，待气流稳定后点燃高压气体管道底部点火塞使气化反应持续进行。
j.实时气体成分检测装置对气化产生的混合气体成分进行实时监测。
k.当混合气体含氧量超过10％时，此时会对整个气化反应的安全性造成一定的威胁，此时将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制进气通道通入的强氧化气体的浓度，进而降低气化过程中产生的有效气体的浓度，保证反应的安全高效运行。
l.当有效气体成分低于50％时，将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制打开燃烧部位的高压气体喷嘴，对附着在煤层表面的灰质进行剥离；当有效气体成分达到一定数值，关闭高压气体喷嘴。
m.出气通道处的气体分离装置将反应所产生的有效气体、过剩强氧化剂气体进行分离，将过剩的强氧化剂气体通入到高压气体压缩装置，能够重复利用过剩的强氧化剂气体。
n.待煤层底部气化反应结束再依次打开中上部的点火塞使气化反应继续进行直至煤层气化反应完全结束。
本发明提供的地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，通过将传统的水平气化通道反应变成几个竖直的气化通道反应，能够很大程度上提高反应的气化效率，同时通过实时气体成分检测装置监测混合气体成分含量，将实时监测数据反映到控制系统，既能够保证反应的安全运行，也能够控制高压气体喷嘴对煤层表面的灰质进行剥离，降低灰质对反应效率的影响，再通过气体分离装置，使过剩的强氧化气体能够重复利用，同时也能够保证安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法的流程图；
图2是本发明实施例中该地下煤层气化通道整体示意图
图3是本发明实施例中该地下煤层通道部分的剖面图
图4是本发明实施例中高压气体管道整体示意图
图5是本发明实施例中高压气体管道部分剖面图
图中：进气通道1、出气通道2、水平气化通道3、竖直气化通道4、高压气体管道5、高压气体压缩装置6、气体分离装置7、管道8、实时气体成分检测装置9、点火塞10、高压气体喷嘴11、耐高温隔热管12、控制线路13、地表14、岩土层15、煤层16、岩石层17。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，如图1所示，具体说明了本发明的施工工艺流程。
一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，包括以下步骤：
a.如图2所示，对所述的地下煤层的地质结构进行勘探，确定地下煤层的空间结构、厚度以及埋深
b.如图3所示，建立相应的进气通道、出气通道使其延伸到煤层底部。
c.如图3所示，建立将上述两通道相互连通的水平气化通道。
d.在出气通道处设置气体分离装置，并将过剩强氧化剂气体通过管道与高压气体压缩装置进行连接，对过剩气体重复利用。
e.在水平气化通道的长度方向上按照50m的间距均匀地打通多个竖直气化通道直至煤层顶部区域。
f.测出各个竖直气化通道长度，并选择合适的高压气体管道长度。
g.在各竖直气化通道内通入高压气体管道，并通过管道与地面高压气体压缩装置进行连接。
h.如图4与图5所示，高压气体管道顶部安装有实时气体成分检测装置，检测装置内部的传感器对进入装置的混合气体进行检测，将监测数据反映到控制系统，从而能够对气化气体进行实时监测，管道壁上中下位置均安装有点火塞以及高压气体喷嘴，管道内部有耐高温隔热管道，其内部装有控制各个装置的控制线路，上述各装置均通过地面控制系统进行控制。
i.进气通道向气化通道内通入强氧化剂气流，待气流稳定后点燃高压气体管道底部点火塞使气化反应持续进行。
j.实时气体成分检测装置对气化的有效成分进行实时监测。
k.当混合气体含氧量超过10％时，此时会对整个气化反应的安全性造成一定的威胁，此时将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制进气通道通入的强氧化气体的浓度，进而降低气化过程中产生的有效气体的浓度，保证反应的安全高效运行。
l.当有效气体成分低于50％时，将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制打开燃烧部位的高压气体喷嘴，对附着在煤层表面的灰质进行剥离；当有效气体成分达到一定数值，关闭高压气体喷嘴。
m.出气通道处的气体分离装置将反应所产生的有效气体、过剩强氧化剂气体进行分离，将过剩的强氧化剂气体通入到高压气体压缩装置，能够重复利用过剩的强氧化剂气体。
n.待煤层底部气化反应结束再依次打开中上部的点火塞使气化反应继续进行直至煤层气化反应完全结束。
如图5所示，具体说明了除灰装置的工作原理，当实时气体成分检测装置检测到有效气体成分低于50％时，将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制打开燃烧部位的高压气体喷嘴，喷嘴喷出的高压气体对附着在煤层表面的灰质进行剥离，使其裸露出新鲜煤层，使反应高效进行。
本发明根据实际情况选择打通若干条竖直气化通道，既能够显著提高气化反应的效率，也能够通过实时监测装置对气化反应的监测，保证气化反应的安全进行。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同型式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.建立进气通道、出气通道以及水平气化通道步骤，对所述的地下煤层的地质结构进行勘探，确定地下煤层的空间结构、厚度以及埋深；建立相应的进气通道、出气通道使其延伸到煤层底部；建立将上述两通道相互连通的水平气化通道；
b.建立竖直气化通道步骤，将钻井钻头深入水平气化通道内，在水平气化通道的长度方向上按照均匀间距打通多个竖直气化通道直至煤层顶部区域；测出各个竖直气化通道长度，并选择合适的高压气体管道长度；
c.通入高压气体管道步骤，将高压流体管道经过进气通道、水平气化通道通入到竖直气化通道中，到达竖直气化通道顶部位置；
d.煤层气化步骤，从进气通道向气化通道内通入强氧化剂气流，待气流稳定后点燃高压气体管道下部的点火塞使气化反应持续进；高压气体管道顶部的实时气体成分检测装置对气化产生的CO、H2、CH4等有效成分(以下简称有效成分)进行实时监测；待煤层底部气化反应结束再依次打开中上部的点火塞使气化反应继续进行直至煤层气化反应完全结束；
e.安全监测步骤，实时气体成分检测装置对气化后的有效成分进行实时监测，当混合气体含氧量超过10％时，此时会对整个气化反应的安全性造成一定的威胁，此时将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制进气通道通入的强氧化气体的浓度，进而降低气化过程中产生的有效气体的浓度，保证反应的安全高效运行；
f.剥离灰质步骤，实时气体成分检测装置对气化后的有效成分进行实时监测，当有效气体成分低于50％时，将实时监测数据反映到控制系统，由计算机控制打开燃烧部位的高压气体喷嘴，对附着在煤层表面的灰质进行剥离；当有效气体成分达到一定数值，关闭高压气体喷嘴；
g.气体分离步骤，出气通道处的气体分离装置将反应所产生的有效气体、过剩强氧化剂气体进行分离，将过剩的强氧化剂气体通入到高压气体压缩装置，能够重复利用过剩的强氧化剂气体。
2.根据权利要求1所述的一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，主要装置包括：进气通道、出气通道、水平气化通道、竖直气化通道、高压气体管道；其中，
所述进气通道与所述出气通道通过所述水平气化通道进行连通；
所述竖直气化通道在水平气化通道的均匀位置上进行连通；
所述各竖直气化通道内通入高压气体管道，通过管道与地面高压气体压缩装置进行连接；
所述高压气体管道顶部设置有实时气体成分检测装置，检测装置内部的传感器对进入装置的混合气体进行检测，将监测数据反映到控制系统，从而能够对气化气体进行实时监测，检测装置与地面上的计算机控制系统相连接；
所述高压气体管道上中下位置设置有点火塞，通过与控制系统连接，以使通入强氧化剂后能进行点火反应；
所述高压气体管道上中下位置设置有高压气体喷嘴，通过与计算机连接控制其开关，能够对反应过后煤层表面的灰质进行剥离；
所述出气通道处设置有气体分离装置，能够将产生的有效气体以及过剩强氧化剂进行分离。
3.根据权利要求1所述的一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，所述步骤b中，各所述竖直气化通道沿所述水平气化通道的长度方向均匀连通，且任意相邻的两个竖直气化通道之间均间隔相同的距离。
4.根据权利要求1所述的一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，所述步骤c中，各所述高压气体管道内均设置有所述实时气体成分检测装置、点火塞、高压气体喷嘴，所述装置均通过管道内部线路与计算机进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，所述步骤e中，各所述实时气体成分检测装置通过与计算机连接，能够将通道内的气体反应情况实时的反映到地面控制系统，通过计算机控制强氧化气体的浓度以及高压气体喷嘴的启动与关闭，使气化反应高效运行。
6.根据权利要求1所述的一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法，其特征在于，所述步骤f中，各所述高压气体喷嘴通过喷出高速高压气体，使附着在煤层表面的灰质脱落，使其裸露出新鲜煤层，使反应高效进行。
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