CN203643143U - 管材检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种管材检测装置，包括：炉体（3）、以及设置在炉体（3）中的待测管（12），其中，炉体（3）的一端设置有进气孔（1），进气孔（1）与待测管（12）一端连接，待测管（12）的另一端为敞开的自由端，其中，炉体（3）内部还设置有与待测管（12）相间且相互平行的温度测量装置（2），炉体（3）的外周壁设置有点火孔（7）。本实用新型的目的在于提供一种管材检测装置，以至少实现对地下气化中所用待测管分别进行冷态性能和热态性能的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤地下气化领域，更具体地，涉及对用于地下气化的水平井管材进行性能检测的装置。
背景技术
定向钻井技术是煤炭地下气化炉的构建过程中经常使用的一种建井方式，通过使用定向钻技术快速建立地下气化通道，减少贯通过程通道堵塞等事故发生，使地下气化炉能够快速达产是地下气化产业化过程急待解决的关键难题。
但是在定向钻建井过程中，对于地下水平段通道的支护一直存在一定的争议。定向钻井完成后，由于煤层夹矸中的泥岩遇水会发生膨胀，地压作用导致钻成的裸孔被挤压，进而发生缩孔、堵孔，影响气化通道正常贯通和加工。
例如，中国实用新型专利CN103278380A和CN102590459A分别公开了一种用于石油管材全尺寸评价的高温外压装置，以及一种埋地管道腐蚀检测评价系统和方法。在现有技术中，二者只针对冷态的管材进行性能测定，未能对管材在煤层中的燃烧特性和支护特性进行评价。而在地下气化过程中，利用管材对水平段进行支护是一种减少水平井阻塞的有效方法，利用什么样的管材，管材对逆向贯通速度的影响是需要评价的主要内容。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种管材检测装置，以至少实现对地下气化中所用待测管分别进行冷态性能和热态性能的检测。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种管材检测装置，包括：炉体、以及设置在炉体中的待测管，其中，炉体的一端设置有进气孔，进气孔与待测管一端连接，待测管的另一端为敞开的自由端，其中，炉体内部还设置有与待测管相间且相互平行的温度测量装置，炉体的外周壁设置有点火孔。
根据本实用新型，炉体的另一端与具有辅助孔的第一连接管连接，第一连接管连接有带出气孔的第二连接管，其中，第一连接管与待测管平行，第二连接管与第一连接管垂直。
根据本实用新型，点火孔的位置对应于：待测管的自由端与炉体的上述另一端之间的区域。
根据本实用新型，待测管内部设置有至少一根氧气进气管，氧气进气管的进口位于待测管外部，氧气进气管的出口位于待测管中。
根据本实用新型，氧气进气管包括第一进气管和第二进气管，第一进气管位于待测管中的长度，小于第二进气管位于待测管中的长度。
根据本实用新型，炉体的顶部和底部分别设置有至少一个人孔和至少一个排灰孔。
根据本实用新型，每个人孔中均设置有隔热塞，每个人孔和每个排灰孔均通过密封件密封。
根据本实用新型，管材检测装置还包括：用于检测炉体内部压力的压力表、以及用于检测炉体的炉壁温度的温度表。
根据本实用新型，炉体底部还设置有至少一个支架。
根据本实用新型，温度测量装置为：可沿待测管轴向方向移动的可移动式热电偶。
本实用新型的有益技术效果在于：
在应用本实用新型的管材检测装置对待测管进行检测时，将待测管设置在炉体中，然后操作员向炉体内填充诸如煤块的填料并且压实，进一步从进气孔向待测管中通入空气并加压，从而就可以检测待测管的诸如支护能力和气密性等的冷态性能；当待测管冷态性能检测完毕后，在点火孔进行点火，然后调节进气孔的进气流速并利用温度测量装置测量点火位置附近温度和待测管温度，从而可以检测出待测管的诸如燃烧特性和在高温情况下支护特性的热态性能。所以本实用新型的管材检测装置可以快速并全面地获得待测管的管材特性，从而可以对待测管是否适合不同地下气化工艺条件下的使用要求进行准确判断。
附图说明
图1是本实用新型管材检测装置的一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型管材检测装置的另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
现参照附图描述本实用新型的管材检测装置。图1示出的是该管材检测装置的一个实施例的结构示意图，其包括炉体3和待测管12。其中，待测管12设置在炉体3内部，炉体3的一端设置有进气孔1，并且进气孔1与待测管12的一端连接，而待测管12的另一端为敞开的自由端。进一步，在炉体3内还设置有温度测量装置2，该温度测量装置2的延伸方向与待测管12的延伸方向平行并且二者相间设置。此外，在炉体3的外周壁还设置有点火孔7。
在优选的实施例中，温度测量装置2可以为：可沿待测管12轴向方向移动的可移动式热电偶，从而可以实现对整个待测管12的各个位置区域温度的检测。当然应当理解，也可以使用其他结构的温度测量装置2。例如，连接有伸缩杆的温度计、设置在传送链上的温度感测器等，只需使得温度测量装置2可以沿待测管12轴向方向移动即可，本实用新型并不局限于此。
具体来说，在对待测管12进行性能检测时，首先将待测管12设置在炉体3中，然后操作员向炉体3内填充诸如煤块的填料并且压实，进一步从进气孔1向待测管12中通入空气并加压，从而就可以检测待测管12的诸如支护能力和气密性等的冷态性能；当待测管12冷态性能检测完毕后，在点火孔7进行点火，然后调节进气孔1的进气流速并利用温度测量装置2测量点火位置附近温度和待测管12温度，从而可以检测出待测管12的诸如燃烧特性和在高温情况下支护特性的热态性能。所以本实用新型的管材检测装置可以快速并全面地获得待测管12的管材特性，从而可以对待测管是否适合不同地下气化工艺条件下的使用要求进行准确判断。
在一个优选的实施例中，炉体3的另一端可以连接有第一连接管，第一连接管上设置有辅助孔9。第一连接管可以与第二连接管相连，第二连接管具有出气孔8。其中优选地，第一连接管可以设置成与待测管12平行，而第二连接管与第一连接管垂直。此外，待测管12与第一连接管之间存在一定距离，这段距离可以由另外的管材进行支护，保证气体通常即可。在本实用新型中，辅助孔9的作用是出于安全角度设置的。即，当炉体3内进行气化反应时，会产生大量的煤尘和反应粉尘并堵塞出气孔8，从而导致出口不畅的现象发生。而本实用新型设置的辅助孔9可以使得煤尘、粉尘从该孔排出，从而避免上述现象。
此外，点火孔7的位置可以设置成对应于待测管12的自由端和炉体3的上述另一端之间的区域。
参照图2，示出的是本实用新型管材检测装置的另一个实施例。在该实施例中，待测管12内部可以设置有至少一根氧气进气管13，其中，氧气进气管13的进口位于待测管12外部，而其出口位于待测管12中。在图2所示实施例中，氧气进气管13包括第一进气管和第二进气管，其中，第一进气管位于待测管12中的长度小于第二进气管位于待测管12中的长度。换句话说，设置在待测管12中的氧气进气管13数量可以根据具体使用情况而定，并且可以将这些管件的长度设置成彼此不相同，这样可以实现在待测管12中形成不同位置的注氧点。
再次参照图1，炉体3的顶部和底部可以分别设置至少一个人孔4和至少一个排灰孔6。其中优选地，每个人孔4中均可以设置隔热塞，而每个人孔4和每个排灰孔6均可以通过密封件密封。另外，本实用新型的管材检测装置还可以包括压力表10和温度表11，其中，压力表10用于检测炉体3的内部压力，而温度表11用于检测炉体3的炉壁温度。
在优选的实施例中，炉体3底部可以设置至少一个支架5，以稳固支撑整个检测装置。
现结合图1和图2，描述本实用新型管材检测装置的具体应用，当然应当理解，以下所述仅是本实用新型的一个可选的实施例。首先，操作员预先把煤敲碎，打开检测装置的人孔4，在炉体3内最底层铺设50～100mm厚的黄土层，该黄土层主要起隔热保护炉体3的作用，然后将煤铺入，缝隙填入煤粉，敦实从而形成煤层。当煤层铺到约炉体3的高度1/3处时，将待测管材12插入炉体3中，平放在此高度。
然后装入作为温度测量装置2的可移动式热电偶。完成后继续铺煤，缝隙填满敦实，部分缝隙较大的地方可以采用黄土和煤和泥（黄土：煤=1:4）填塞。填到炉体3中铺满后，在人孔4内放置隔热塞，缝隙处填土密实，然后在点火孔7中放入点火器，并将引线接出，同时对整个炉体3进行密封。装填后进行冷态打压，压力为0.4MPa，从而可以在此压力条件下对待测管12的冷态性能进行测试。所测得的冷态性能可以包括但不局限于如下指标：（1）待测管12在高压、潮湿的环境中长时间放置，管材强度及通透性能是否可以满足支护需要；（2）待测管12在高压、潮湿环境中抗腐蚀性等。
在冷态性能检测完成后，即可以进行热态性能检测，具体方法如下：从炉体3的进气孔1通入气体后（通入的气体可以为氧气、空气、二氧化碳等气化剂，以满足在不同气化工艺下的进气需要），在点火孔7处点火。点火成功后调节进气孔1处的进气流速，并通过温度测量装置2测量点火点附件区域的温度，由于地下气化过程中会出现逆向火力贯通过程，即，火焰工作面会向与进气方向相反的方向移动。通过移动温度测量装置2对待测管12周围不同位置的温度进行测量，而温度最高的位置即为火焰工作面的位置，通过这种方法可以测出火焰工作面的移动方向和移动速度。在气化过程中，待测管12的自由端处作为出气口会随着火焰工作面的移动而发生燃烧，即，实现了注气点移动的效果。
在热态性能检测中，可以测得如下数据：（1）利用温度测量装置2测得火焰工作面的移动速度和移动方向；（2）通过炉体3内的煤气组分和出气流量可以获得燃煤量和有关气化通道宽度的数据，并结合压力表10测得的炉体3炉内压力及温度变化可以判断炉体3内是否出现坍塌；（3）气化完成后，对炉体3进行解剖可以检测燃空区的形状和待测管12的残留情况。结合上述数据可以最终获得待测管12的综合支护性能及出气口的移动速度（即，注气点的移动速度），进而可以操作员可以根据实际地下气化过程需求来对待测管12进行选定。
对于图2所示实施例来说，其还可以进一步检查待测管12在富氧情况下的冷态性能和热态性能。以图2所示实施例为例，第一进气管相比于第二进气管更加接近点火点，因此当炉体3内部最高温度点到达第一进气管端口时（即，火焰工作面到达第一进气管端口），关闭该第一进气管同时端口第二进气管，然后记录最高温度点从第一进气管端口到达第二进气管端口的移动时间，根据第一进气管端口和第二进气管端口之间距离和所测时间可以获得富氧气化状态下火焰工作面的移动速度。
综上所述，本实用新型的管材检测装置可以取得如下有关待测管12的数据：（1）在高压、潮湿的环境中长时间放置，管材强度及通透性是否能够继续满足支护需要；（2）在空气气化过程中，能够评价其在不同压力，不同流速下火焰工作面逆向移动速度的临界点（即，火焰工作面逆向移动为0时）；（3）在富氧气化过程中，能够评价待测管12在不同流速下，不同注气点工艺条件下火焰工作面逆向移动速度的临界点，及富氧引火速度的临界点；（4）能在不同气化工艺条件下（即，通入不同气化剂时）评价待测管12在供气过程中的支护效果，及在逆向火力贯通完成后对后续通道的支护效果。
所以本实用新型的管材检测装置可以快速并全面地获得待测管12的管材特性，从而可以对待测管12是否适合不同地下气化工艺条件下的使用要求进行准确判断。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管材检测装置，其特征在于，包括：炉体（3）、以及设置在所述炉体（3）中的待测管（12），
其中，所述炉体（3）的一端设置有进气孔（1），所述进气孔（1）与所述待测管（12）一端连接，所述待测管（12）的另一端为敞开的自由端，
其中，所述炉体（3）内部还设置有与所述待测管（12）相间且相互平行的温度测量装置（2），所述炉体（3）的外周壁设置有点火孔（7）。
2.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，
所述炉体（3）的另一端与具有辅助孔（9）的第一连接管连接，所述第一连接管连接有带出气孔（8）的第二连接管，
其中，所述第一连接管与所述待测管（12）平行，所述第二连接管与所述第一连接管垂直。
3.根据权利要求2所述的管材检测装置，其特征在于，
所述点火孔（7）的位置对应于：所述待测管（12）的自由端与所述炉体（3）的所述另一端之间的区域。
4.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，
所述待测管（12）内部设置有至少一根氧气进气管（13），所述氧气进气管（13）的进口位于所述待测管（12）外部，所述氧气进气管（13）的出口位于所述待测管（12）中。
5.根据权利要求4所述的管材检测装置，其特征在于，
所述氧气进气管（13）包括第一进气管和第二进气管，所述第一进气管位于所述待测管（12）中的长度，小于所述第二进气管位于所述待测管（12）中的长度。
6.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，
所述炉体（3）的顶部和底部分别设置有至少一个人孔（4）和至少一个排灰孔（6）。
7.根据权利要求6所述的管材检测装置，其特征在于，
每个所述人孔（4）中均设置有隔热塞，每个所述人孔（4）和每个所述排灰孔（6）均通过密封件密封。
8.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，还包括：
用于检测所述炉体（3）内部压力的压力表（10）、以及用于检测所述炉体（3）的炉壁温度的温度表（11）。
9.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，
所述炉体（3）底部还设置有至少一个支架（5）。
10.根据权利要求1所述的管材检测装置，其特征在于，
所述温度测量装置为：可沿所述待测管（12）轴向方向移动的可移动式热电偶。
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