CN214366024U - 一种用于煤炭地下气化的气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤炭地下气化的气化炉，包括水平管、注入管、产品炉、分支管和注入泵，所述水平管和注入管均有三层，由内至外依次为表层套管、技术套管和完井套管，所述表层套管、技术套管和完井套管通过石油套管特殊扣连接；所述注入管与所述产品炉联通，在所述注入管的两侧设有若干等距的分支管，所述注入泵与所述水平管的顶端连接。本实用新型其结构布局合理，不仅适用于不同煤种的煤炭资源，更能解决不同煤炭资源生产的合成气产量和生产气成分，能够及时调整。

Description

一种用于煤炭地下气化的气化炉

技术领域

本实用新型涉及煤炭地下气化领域，具体涉及一种用于煤炭地下气化的气化炉。

背景技术

煤炭地下气化(ISC)是在氧化剂存在下通过地下煤层的燃烧和气化反应将煤直接转化为产品气的过程，所述产品气通常称为合成气，该合成气可以随后用作多种应用的原料，包括燃料生产、化学品生产和发电等。这种煤炭地下气化技术对于大多数煤藏都是适用的。鉴于有关采矿业的环保要求越来越严格和考虑到相关的人工成本和基建成本，这种技术无疑是很有吸引力的。地面钻井直通煤层，给氧化剂注入和产品气产出提供有效通道。一对钻井在地下连通或水平延伸构成一个实质上水平钻井通道(也可简称为煤层井道或连通通道)。该通道有助于氧化剂注入，燃空区生长和产品气输送。一个用于氧化剂注入的钻井称为“注入井”，另外一个用于生产产品气的钻井称为“产品井”。定向水平钻井和垂直钻井都可作为注入井或产品井。煤炭地下气化(ISC)可能在注入井和产品井之间还需要使用到一个或多个的垂直井(例如：功能井和辅助井)。

当煤层中有注入井、产品井和水平通道将二者连接起来时，此构造被称为一个煤炭地下气化(ISC)单元或井对。ISC单元包括燃烧区，气化区和热解区。其中，燃烧区在煤层中氧化剂注入点附近；气化区以放射状形态围绕在燃烧区周围或者在燃烧区下游，煤炭在气化区被气化、部分被氧化，从而生成产品气；热解区在气化区下游，煤的热解反应一般在这里发生。高温的产品气从气化区往下游流动，并最终从产品井井口输送到地面。在煤燃烧或气化的同时，煤层中的ISC燃空区会生长变大。

通过煤炭地下气化生成的产品气(粗合成气)通常含有合成气(CO，CO2，H2，CH4及其他气体的混合物)以及其他成分固体颗粒，水，煤焦油，烃类蒸汽，其他微量组分包括H2S，NH4，COS等)。其成分复杂程度取决于多个方面：煤炭地下气化所使用的氧化剂(空气或其他氧化剂，比如氧气、富氧空气或蒸汽混合物)、煤层中的内在水或周边地层渗入煤层中的水、煤质、以及煤炭地下气化工艺的操作参数，包括温度，压力等。

常规地下气化炉无法改变合成气的有效组分，通过使用催化剂能够实现有效组分的调整，使得能够满足下游的生产需求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于煤炭地下气化的气化炉。

根据本申请实施例提供的技术方案，一种用于煤炭地下气化的气化炉，包括水平管、注入管、产品炉、分支管和注入泵，所述水平管和注入管均有三层，由内至外依次为表层套管、技术套管和完井套管，所述表层套管、技术套管和完井套管通过石油套管特殊扣连接；

所述注入管与所述产品炉联通，在所述注入管的两侧设有若干等距的分支管，所述注入泵与所述水平管的顶端连接。

本实用新型中，所述分支管每间隔50米布置一根，且相邻两根分支管的相位差180°。

本实用新型中，所述产品炉上的管径大小范围为4-7英寸。

本实用新型中，所述产品炉的技术套管和生产套管采用防腐材料套管，表层套管和技术套管采用耐高温固井。

综上所述，本申请的有益效果：其结构布局合理，不仅适用于不同煤种的煤炭资源，更能解决不同煤炭资源生产的合成气产量和生产气成分，能够及时调整。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视结构示意图；

图3为本实用新型的俯视结构示意图。

图中标号：

水平管-1；注入管-2；产品炉-3；分支管-4；注入泵-5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

一种用于煤炭地下气化的气化炉，建立地下气化炉前，首先需要对选取的煤田利用三维地震、地质钻探、水文资料，按照煤炭地下气化工艺地质要求选择合适的区域。

利用地质钻探过程取得的目的煤层岩心，把煤样送至实验室进行化验，获取煤炭工业性能数据。

利用取得的煤样性能数据和地层压力，进行模拟计算，得到合成气产量和合成气成分数据。

根据地质资料，设计高产气化炉的注入管2管身结构，确定注入井水平段长度，水平段不穿越断层，为后续钻井工程奠定基础。

如图1-图3所示，根据合成气产量和合成气成分数据，对高产地下气化炉的产品炉3采用三开炉身结构进行设计，

产品炉3技术套管和生产套管采用防腐材料套管，表层套管和技术套管采用耐高温固炉，水泥浆返回地面。产品炉3生产套管采用不固炉工艺，并在生产套管和技术套管的环空中下入激冷水工具，激冷水工具位置为距离技术套管底部1-3米。根据模拟计算得到的合成气产量数据，进行产品炉3的炉身结构设计，确定生产套管尺寸，以满足高产的要求。产品炉3的生产套管采底部下入玻璃管一根，玻璃管的长度6-9米。在炉眼内下放生产套管是要防止遇阻时猛提猛放，造成玻璃管的破坏。

注入炉2采用三开炉身结构进行设计，采用石油套管特殊扣连接。表层套管下入至基岩以下30-50米。技术套管下入至目的煤层底板以上1-2米。高产地下气化炉注入管2均匀分布在煤层底板以上0.5-1.5米，并沿着煤层走向钻进。并与产品炉3联通。

完成注入炉2水平段钻炉后，开始进行水平段分支管钻进，在水平段每间隔50米按照煤层倾角布置分支段4，相邻分支段4之间的方位差180°，分支段钻炉长度为50-100米。

根据模拟计算得到的合成气成分数据，以及下游生产的要求，设计增产水平炉2的炉身结构结构设计，选择的注入泵5要满足气化炉操作压力、流量满足气化要求，生产的合成气满足下游化工工艺的要求。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理等方案的说明。同时，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种用于煤炭地下气化的气化炉，包括水平管(1)、注入管(2)、产品炉(3)、分支管(4)和注入泵(5)，其特征是：

所述水平管(1)和注入管(2)均有三层，由内至外依次为表层套管、技术套管和完井套管，所述表层套管、技术套管和完井套管通过石油套管特殊扣连接；

所述注入管(2)与所述产品炉(3)联通，在所述注入管(2)的两侧设有若干等距的分支管(4)，所述注入泵(5)与所述水平管(1)的顶端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤炭地下气化的气化炉，其特征是：所述分支管(4)每间隔50米布置一根，且相邻两根分支管(4)的相位差180°。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤炭地下气化的气化炉，其特征是：所述产品炉(3)上的管径大小范围为4-7英寸。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤炭地下气化的气化炉，其特征是：所述产品炉(3)的技术套管和生产套管采用防腐材料套管，表层套管和技术套管采用耐高温固井。

Images