CN209324327U - 一种于矿井内生产煤气的地下u型多孔炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，涉及煤炭地下气化技术领域，该多孔炉设置在煤层内，包括设置在煤层两侧的防漏巷、顶部的炉顶水封装置、设置在煤层底部的炉底水封装置，在煤层内靠近炉顶水封装置位置处设置有炉内煤气集中巷，在煤层内且靠近炉底水封装置处设置有气化作业面；在所述煤层两侧设置有炉内气化剂管道，炉内气化剂管道与气化作业面连通；在煤层内设置有若干煤气输出裸体钻孔，煤气输出裸体钻孔的两端分别连通炉内煤气集中巷和气化作业面；该方案用以解决现有技术中由于燃烧整体煤层而导致的产生的煤气较少，低产运行，影响煤炭地下气化技术广泛发展的问题。

Description

一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉

技术领域

本实用新型实施例涉及煤炭地下气化技术领域，具体涉及一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉。

背景技术

煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。煤炭地下气化技术不仅可以回收矿井遗弃的煤炭资源，而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、"三下"压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可以用于提取纯氢或作为合成油、二甲醚、氨、甲醇的原料气。因此，煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益，大大提高了煤炭资源的利用率和利用水平，是我国洁净煤技术的重要研究和发展方向。

在煤炭地下气化的过程中，现有技术通常燃烧的是整体煤层，煤层的透气性较差，燃烧的自由面极少，燃烧速度极慢，产生的煤气较少，一直在低产运行，影响煤炭地下气化技术广泛发展。现提供一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，以解决现有技术中由于燃烧整体煤层而导致的产生的煤气较少，低产运行，影响煤炭地下气化技术广泛发展的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

在本实用新型的实施方式中，提供了一种于矿井内生产煤气的地下U 型多孔炉，所述多孔炉设置在煤层内，包括设置在煤层两侧的防漏巷、顶部的炉顶水封装置、设置在煤层底部的炉底水封装置，在所述煤层内靠近炉顶水封装置位置处设置有炉内煤气集中巷，在所述煤层内且靠近炉底水封装置处设置有气化作业面；在所述煤层两侧设置有炉内气化剂管道，所述炉内气化剂管道与气化作业面连通；在所述煤层内设置有若干煤气输出裸体钻孔，煤气输出裸体钻孔的两端分别连通炉内煤气集中巷和气化作业面；该多孔炉还包括炉顶煤气输送管道，所述炉顶煤气输送管道与所述炉内煤气集中巷连通。

优选的，在所述煤层内两侧设置有炉内气化剂管道巷，所述炉内气化剂管道设置在所述炉内气化剂管道巷内，且所述炉内气化剂管道包括若干根管道、以及将若干根管道依次连接的连接件，当所述气化作业面上升到连接件位置处，所述连接件受热燃烧后能够分离其相连接的两根管道。

优选的，所述管道包括两根承插铸铁管，所述连接件包括每根承插铸铁管的一端设置的承插接头，所述承插接头呈圆柱筒状，所述承插铸铁管可插接在承插接头内，所述承插铸铁管和承插接头之间存在间隙，在间隙内填充有脆性密封层；在所述炉内气化剂管道巷内固定有锚杆，锚杆上连接有绳索，所述绳索的另一端连接承插铸铁管，所述绳索可被火烧断，当绳索被烧断时，所述承插铸铁管自重下沉，压力失衡时，所述脆性密封层折断，相邻两根承插铸铁管分离。

优选的，所述管道包括钢管，所述连接件包括固定在钢管两端的法兰、以及设置在相邻钢管之间的橡胶垫圈、以及将橡胶垫圈和其两端的法兰连接固定的塑料螺栓。

优选的，所述炉顶水封装置包括炉顶水封积水仓、与炉顶水封积水仓连通的供水管和溢流管；所述炉顶水封积水仓与炉内煤气集中巷之间密封设置有炉顶水封密封墙。

优选的，所述炉顶煤气输送管道穿过所述炉顶水封积水仓。

优选的，所述炉内气化剂管道穿过炉顶积水仓。

优选的，所述炉底水封装置包括相互间隔设置的炉底密封墙，在两道密封墙之间形成炉底水封积水仓。

优选的，所述炉底且位于所述炉底水封装置下侧设置有积排水巷；排水管、水泵和泄水管，所述排水管一端连接气化作业面、另一端连接积排水巷，在所述积排水巷的两端间隔设置有一般密封墙，所述泄水管一端穿过一般密封墙处于积排水巷内，另一端连接水泵。

根据本实用新型的实施方式，本实用新型具有如下优点：

1、通过将整体煤层变成多孔洞的媒体，在产生煤气时效率更高。

2、该多孔炉是由炉底低处向炉顶高处燃烧煤炭和煤气输出，符合“轻者上浮，重者下层”气体自然流动规律，并可形成科学合理的气化层次，即氧化成，还原层，干馏燥层，可以大大提高煤气产量。

3、在煤气输出过程中，会释放部分热量，该热量传播扩散到炉内上部的煤层中，起到烘干煤层的作用，同时增加炉温，可加快煤炭化学反应速度，从而进一步提高煤气产量。

4、在炉顶设置的水封积水仓内积存低温凉水，炉顶煤气输送管道通过积水仓时，释放部分热量可提高积水温度，并可降低煤气温度，有利于煤气输送和煤气净化。炉内气化剂管道通过积水仓时已提高积水温度，可提高气化剂的温度，并可加快煤炭环形反应速度，从而进一步提高煤气产量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例一提供的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的炉内气化剂管道的示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的对管道进行固定的连接件示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的另一种管道的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三提供的突出多孔炉与地面上设备管道连接的示意图。

图中：1、防漏巷；2、炉顶水封装置；21、炉顶水封积水仓；22、供水管；23、溢流管；24、炉顶水封密封墙；25、炉顶联络巷；3、炉底水封装置；31、炉底密封墙；32、炉底水封积水仓；4、炉内煤气集中巷； 41、炉顶煤气输送管道；42、炉顶煤气输出巷；5、气化作业面；6、炉内气化剂管道；61、炉顶气化剂管道巷；62、炉内气化剂管道巷；63、管道；631、承插铸铁管；632、钢管；64、连接件；641、承插接头；642、脆性密封层；643、锚杆；644、绳索；645；法兰；646；橡胶垫圈；647、塑料螺栓；7、一般密封墙；8、排水装置；81、积排水巷；82、排水管； 83、水泵；84、泄水管；9、煤层；91、煤气输出裸体钻孔；10、井巷； 101、气化阶段主平巷；102、气化阶段付平巷；103、气化总回风大巷； 11、斜井；111、气化主斜井；112、气化付斜井；12、气化剂输送管道； 13、煤气输出管道。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，如图1所示，设置在煤层9内，用于对煤体进行气化加工，该多孔炉包括设置在煤层9内且位于其两侧的防漏巷1、设置的煤层9顶部的炉顶水封装置2、设置在煤层 9底部的炉底水封装置3、设置在煤层9内且靠近炉顶水封装置2处的炉内煤气集中巷4、以及设置在煤层9内且靠近炉底水封装置3处的气化作业面5，在煤层9两侧设置有炉内气化剂管道6，且所述炉内气化剂管道 6与气化作业面5连通，在作业时，通过炉内气化剂管道6向气化作业面 5提供气化剂，气化作业面5位置处的煤层9在燃烧过程中产生水煤气。

在使用过程中，为了增强煤层9内透气性，增加煤碳燃烧自由面，在煤层9内，且沿着煤层9倾斜方向利用钻机钻探有若干煤气输出裸体钻孔91，且煤气输出裸体钻孔91的上下两端分别与气化作业面5和炉内煤气集中巷4连通，在气化作业面5产生水煤气时，水煤气可以沿着煤气输出裸体钻孔91排入到炉内煤气集中巷4内，最后，为了将水煤气排出，还设置有炉顶煤气输送管道41，炉顶煤气输送管道41与炉内煤气集中巷4连通，从而通过炉顶煤气输送管道41将水煤气送出。

本方案将整体煤层9变成多孔洞的煤体，增大了煤层9内透气性，增加了煤层9的燃烧面，燃烧速度较快，提高了煤气产量。

在炉内煤气集中巷4上方设置有炉顶气化剂管道巷61，在煤层9的两侧设置有炉内气化剂管道巷62，炉内气化剂管道6由炉顶气化剂管道巷61进入，经过炉内气化剂管道巷62后与气化作业面5连通，向气化作业面5提供气化剂。

炉内气化剂管道6包括沿煤层倾斜设置的若干根管道63、以及将管道63依次连接的连接件64。

炉内气化剂管道6在提供气化剂的过程中，由于煤层9的燃烧，使得气化作业面5会持续上升，当上升到一定高度时，炉内气化剂管道6 出气口与气化作业面5之间距离较大，炉内气化剂管道6内的水蒸气可能凝结呈水滴，从而不利于煤体气化作业。故将连接件64设置为：在连接件64受热燃烧后能够分离与其相连的两根管道63，从而，当气化作业面5到达连接件64位置处，连接件64会燃烧，使得与其相连的两根管道63分离，从而出现新的出气口，气化剂从该位置排出，方便对新气化作业面5内的煤层9进行催化，从而使得产生煤气的速度较为稳定。

结合图2和图3，根据上述表述，本实施例提供一种连接件64。本实施例使用的管道63包括两根根承插铸铁管631，连接件64包括每一根承插铸铁管631一端一体成型的承插接头641和脆性密封层642。其中，承插接头641设置呈圆柱筒状，其内部能够插接承插铸铁管631，且在承插接头641和承插铸铁管631之间留有间隙，该间隙通过脆性密封层642 进行密封，从而使得相邻的承插铸铁管631连接密封。

首先对脆性密封层642进行解释：本实施例中使用的脆性密封层642 为一定比例的水泥、沙子、石绵粉和水，经过搅拌均匀后填入相邻两根承插铸铁管631连接处的承插接头641间隔内，经过养护一定时间，四种材料凝固可将两承插铸铁管631牢固的粘接在一起，可防止气体泄漏。该脆性密封层642凝固后具有较强度的脆性，一旦压力失衡必将使得两承插铸铁管631连接处折断，造成两管分离，从而形成新的出气口。

为了到达使两根承插铸铁管631连接处脆性密封层642折断的目的，在炉内气化剂管道巷62内插接有锚杆643，锚杆643上连接有绳索644，绳索644的另一端连接承插铸铁管631，其中，每一根承插铸铁管631都有一个绳索644连接。该绳索644可以为麻绳、尼龙绳等可燃烧断裂材料，当气化作业面5到达绳索644位置时，可以将绳索644烧断，烧断之后，使得该承插铸铁管631压力失衡，从而使得脆性密封层642折断，其下方的承插铸铁管631与上方的承插铸铁管631脱离，从而给出现新的出气口。

需要说明的是：为了使得该承插铸铁管631控制较为方便，承插铸铁管631长度在1-2米之间。

如图1所示，整个多孔炉在生产煤气的过程中，保持良好的气密性，煤层两侧通过防漏巷1密封。在炉的两侧设置有防漏巷，防漏巷建成之后，封闭巷的两端，利用水泥浆把黏土泥浆压入防漏巷内和煤层9裂隙，可封闭炉侧。

在多孔炉的顶部通过炉顶水封装置2进行密封，炉顶水封装置2包括炉顶水封积水仓21、与炉顶水封积水仓21连通的供水管22和溢流管 23，其中，供水管22由炉顶气化剂管道巷61装入。在使用时，由供水管22向炉顶水封积水仓21内供水，由溢流管23排出，从而，在炉顶水封积水仓21内形成循环水流，从而，可以使得炉顶水封积水仓21内的水温保持较低稳定，即保证该水温不超过100摄氏度，由于超过100摄氏度后，水变成水蒸气不方便进行处理。

在炉顶水封积水仓21和炉顶气化剂管道巷61之间设置有炉顶煤气输出巷42，该巷用于炉顶煤气输送管道41和溢流管23的安装。

进一步的，炉顶水封积水仓21和炉内煤气集中巷4之间密封设置有炉顶水封密封墙24。通过炉顶水封密封墙24对二者进行隔离，同时，可以对炉顶水封积水仓21进行加热。

与此同时，炉顶煤气输送管道41穿过炉顶水封密封墙24和炉顶水封积水仓21，从而，可以对炉顶水封积水仓21内的积水进行加热，使其保持一定温度。

炉内气化剂管道6同样穿过炉顶水封密封墙24和炉顶水封积水仓 21。该设置可以通过积水对炉内气化剂管道6内的气化剂进行加热，从而提高气化剂的稳定，进一步加快煤炭化学反应速度，从而进一步提高煤气产量。

需要说明的是，炉顶气化剂管道巷61、炉顶煤气输出巷42、炉顶水封积水仓21之间开设有炉顶联络巷25，用于对不同管道63的安装，同时，在炉顶联络巷25内设置有一般密封墙7，用于密封。

炉底水封装置3包括相互间隔设置的炉底密封墙31，在两道密封墙之间形成炉底水封积水仓32。

在炉底且位于所述炉底水封装置3下侧设置有排水装置8。排水装置 8包括水平设置的积排水巷81、排水管82、水泵83和泄水管84，排水管82一端连接气化作业面5、另一端连接积排水巷81，在积排水巷81 的一端间隔设置有一般密封墙7，泄水管84一端穿过一般密封墙7处于积排水巷81内，另一端连接水泵83。

通过设置的排水装置8，在燃烧过程中，一旦出现涌水(煤层9上侧从在的积水，当下侧岩层被破坏时，向下方涌出)，该水流由上方向下方流出，最后在积排水巷81积存，可以利用水泵83将其排出。可避免水淹没汽化炉，起到防患未然的效果。

实施例二

如图4所示，根据实施例一中对连接件64的表述，本实施例提供另外一种连接件64。

本实施例中管道63使用普通的钢管632，连接件64包括固定在钢管 632两端的法兰645、以及设置在相邻钢管632之间的橡胶垫圈646、以及将橡胶垫圈646和其两端的法兰645连接固定的塑料螺栓647。通过塑料螺栓647和橡胶垫圈646将两根钢管632连接，实现两根钢管632的密封固定。

在使用过程中，当气化作业面5上移时，当到达塑料螺栓647位置处，可以将塑料螺栓647和橡胶垫圈646烧毁，从而出现新的出气口，从该位置可以排出气化剂，从而使得气化作业面5持续产生煤气。

实施例三

结合图1和图5所示，炉体与地面设备的连接采用如下方式：

在地下设置有多条井巷10，井巷10与地面之间设置有斜井11，包括气化主斜井111和气化付斜井112，而井巷10包括气化阶段主平巷101 和气化阶段付平巷102、以及气化总回风大巷103，在气化主斜井111设置有气化剂输送管道12，气化剂输送管道12穿过气化阶段主平巷101后与炉内气化剂管道6连通。在气化付斜井112内设置有煤气输出管道13，煤气输出管道13穿过气化阶段付平巷102后与炉顶煤气输送管道41连通。通过以上设置，使得煤气和气化剂在井巷10内部输送，具有较佳的保温效果，在输送过程中，煤气和气化剂内的水分子不会出现冷凝现象，从而，避免了因冷凝回流到气化作业面，从而，在制备水煤气的过程中，水煤气产量较高。综合本实用新型实施例内容，本实用新型提供的技术方案具有一下优点：

1、通过将整体煤层9变成多孔洞的媒体，在产生煤气时效率更高。

2、该多孔炉是由炉底低处向炉顶高处燃烧煤炭和煤气输出，符合“轻者上浮，重者下层”气体自然流动规律，并可形成科学合理的气化层次，即氧化成，还原层，干馏燥层，通过该分层，可以大大提高煤气产量。

3、在煤气输出过程中，会释放部分热量，该热量传播扩散到炉内上部的煤层9中，起到烘干煤层9的作用，同时增加炉温，可加快煤炭化学反应速度，从而进一步提高煤气产量。

4、在炉顶设置的炉顶水封积水仓21内积存低温凉水，炉顶煤气输送管道41通过积水仓时，释放部分热量可提高积水温度，并可降低煤气温度，有利于煤气输送和煤气净化。炉内气化剂管道6通过炉顶水封积水仓21时已提高积水温度，可提高气化剂的温度，并可加快煤炭环形反应速度，从而进一步提高煤气产量。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，所述多孔炉设置在煤层(9)内，其特征在于：包括设置在煤层(9)两侧的防漏巷(1)、顶部的炉顶水封装置(2)、设置在煤层(9)底部的炉底水封装置(3)，在所述煤层(9)内靠近炉顶水封装置(2)位置处设置有炉内煤气集中巷(4)，在所述煤层(9)内且靠近炉底水封装置(3)处设置有气化作业面(5)；

在所述煤层(9)两侧设置有炉内气化剂管道(6)，所述炉内气化剂管道(6)与气化作业面(5)连通；

在所述煤层(9)内设置有若干煤气输出裸体钻孔(91)，煤气输出裸体钻孔(91)的两端分别连通炉内煤气集中巷(4)和气化作业面(5)；

该多孔炉还包括炉顶煤气输送管道(41)，所述炉顶煤气输送管道(41)与所述炉内煤气集中巷(4)连通。

2.根据权利要求1所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：在所述煤层(9)内两侧设置有炉内气化剂管道巷(62)，所述炉内气化剂管道(6)设置在所述炉内气化剂管道巷(62)内，且所述炉内气化剂管道(6)包括若干根管道(63)、以及将若干根管道(63)依次连接的连接件(64)，当所述气化作业面(5)上升到连接件(64)位置处，所述连接件(64)受热燃烧后能够分离其相连接的两根管道(63)。

3.根据权利要求2所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述管道(63)包括两根承插铸铁管(631)，所述连接件(64)包括每根承插铸铁管(631)的一端设置的承插接头(641)，所述承插接头(641)呈圆柱筒状，所述承插铸铁管(631)可插接在承插接头(641)内，所述承插铸铁管(631)和承插接头(641)之间存在间隙，在间隙内填充有脆性密封层(642)；

在所述炉内气化剂管道巷(62)内固定有锚杆(643)，锚杆(643)上连接有绳索(644)，所述绳索(644)的另一端连接承插铸铁管(631)，所述绳索(644)可被火烧断，当绳索被烧断时，所述承插铸铁管(631)自重下沉，压力失衡时，所述脆性密封层(642)折断，相邻两根承插铸铁管(631)分离。

4.根据权利要求2所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述管道(63)包括钢管(632)，所述连接件(64)包括固定在钢管(632)两端的法兰(645)、以及设置在相邻钢管(632)之间的橡胶垫圈(646)、以及将橡胶垫圈(646)和其两端的法兰(645)连接固定的塑料螺栓(647)。

5.根据权利要求1所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述炉顶水封装置(2)包括炉顶水封积水仓(21)、与炉顶水封积水仓(21)连通的供水管(22)和溢流管(23)；

所述炉顶水封积水仓(21)与炉内煤气集中巷(4)之间密封设置有炉顶水封密封墙(24)。

6.根据权利要求5所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述炉顶煤气输送管道(41)穿过所述炉顶水封积水仓(21)。

7.根据权利要求5所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述炉内气化剂管道(6)穿过炉顶积水仓。

8.根据权利要求1所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述炉底水封装置(3)包括相互间隔设置的炉底密封墙(31)，在两道密封墙之间形成炉底水封积水仓(32)。

9.根据权利要求1所述的于矿井内生产煤气的地下U型多孔炉，其特征是：所述炉底且位于所述炉底水封装置(3)下侧设置有积排水巷(81)；排水管(82)、水泵(83)和泄水管(84)，所述排水管(82)一端连接气化作业面(5)、另一端连接积排水巷(81)，在所述积排水巷(81)的两端间隔设置有一般密封墙(7)，所述泄水管(84)一端穿过一般密封墙(7)处于积排水巷(81)内，另一端连接水泵(83)。