專利名稱:一種霧化混氣防回火噴頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種霧化混氣防回火噴頭，設有混氣頭、中連管、注水接管；混氣頭的前端設有多個混氣噴孔，在混氣頭的前端還設有熱電偶孔；中連管設有氧化劑噴孔、內霧化噴孔、外噴霧錐面，注水接管的前端設有與中連管的所述外噴霧錐面相對應的前錐面，在所述注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間設有噴霧間隙，在注水接管上設有連通所述噴霧間隙與注水接管內徑的外霧化噴孔；在混氣頭的熱電偶孔安裝有熱電偶。本實用新型的有益效果是：將液態(tài)水加壓注入水接管中，使液態(tài)水從混氣頭中噴出形成細小、均勻的小液滴，減小了對氣化工作面溫度和氣化反應速率的影響，提高了氣化反應效率。
【專利說明】一種霧化混氣防回火噴頭

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤層地下氣化裝置，尤其涉及一種霧化混氣防回火噴頭。

【背景技術】
[0002]地下煤層進行氣化時加入水蒸氣作為氣化劑，可以提高煤氣中氫氣的含量。當將水蒸氣從地面進氣孔經氣流通道注入到煤層時，水蒸氣在輸送過程中，由于地層溫度較低，吸收水蒸氣中的熱量導致部分水蒸氣冷凝為液態(tài)水，煤層埋深越大，水蒸氣熱損越多，形成的液態(tài)水越多，這部分液態(tài)水在氣化工作面將消耗大量能量再次轉變?yōu)樗魵鈪⑴c氣化反應，但是同時會導致氣化工作面溫度降低而使氣化反應速率減小。因此建立一種霧化混氣裝置，將液態(tài)水加壓或者利用水位壓力注入該裝置的注水接管中，當液態(tài)水從該裝置的混氣頭中噴出時，由于飽和蒸氣壓突然減小而形成細小、均勻的小液滴，在相變過程中吸收的能量較少，對氣化過程能量平衡影響較小，同時也提高了氣化反應效率。


【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型的目的是提出一種霧化混氣防回火噴頭的技術方案，提供氣化反應效率，防止回火。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:一種霧化混氣防回火噴頭，所述防回火噴頭設有混氣頭，所述混氣頭是前端為半球形的圓柱型殼體，混氣頭的前端設有多個混氣噴孔，在混氣頭的前端還設有熱電偶孔；混氣頭的后端連接一只中連管的前端，所述中連管的中心設有氧化劑噴孔，在中連管上環(huán)繞所述氧化劑噴孔設有多個內霧化噴孔，在中連管上沿軸向還設有熱電偶通孔，在中連管的外徑上設有外噴霧錐面，所述外噴霧錐面的前端直徑大于后端直徑；中連管的后端連接一只注水接管的前端，所述注水接管的內徑與中連管的所述氧化劑噴孔、內霧化噴孔、熱電偶通孔連通，注水接管的前端設有與中連管的所述外噴霧錐面相對應的前錐面，在所述注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間設有噴霧間隙，在注水接管上設有連通所述噴霧間隙與注水接管內徑的外霧化噴孔；中連管的后端還連接一只與所述氧化劑噴孔連通的氧化劑接管，所述氧化劑接管穿過注水接管的內徑；防回火噴頭還設有端口三通，所述端口三通設有連通口、注水接口、氧化劑接口，所述連通口與注水接管連通并連通所述注水接口，所述氧化劑接口與所述氧化劑接管連通；在混氣頭的所述熱電偶孔安裝有熱電偶，所述熱電偶的導線穿過中連管的所述熱電偶通孔、注水接管的內徑從端口三通的氧化劑接口引出。
[0005]更進一步，在所述噴霧間隙與所述注水接管的外霧化噴孔的出口之間設有空隙。
[0006]更進一步，為了方便調整長度，在所述注水接管與所述端口三通之間設有注水延長管，所述注水延長管的一端連接注水接管的后端，注水延長管的另一端連接端口三通的所述連通口 ；注水延長管通過螺紋或焊接與注水接管連接，注水延長管通過螺紋與端口三通連接；注水延長管與注水接管的外徑尺寸相同。
[0007]更進一步，在所述氧化劑接管與端口三通之間設有氧化劑延長管，所述氧化劑延長管的一端連接氧化劑接管，氧化劑延長管的另一端穿出端口三通的氧化劑接口，在氧化劑延長管與端口三通的氧化劑接口之間設有密封；氧化劑延長管通過螺紋或焊接與氧化劑接管連接；在所述熱電偶的導線與端口三通的氧化劑接口之間也設有密封。
[0008]更進一步，所述注水接管通過螺紋與所述中連管連接，在中連管的后端設有外螺紋，在注水接管的前端設有內螺紋；所述氧化劑接管通過螺紋與中連管連接，在中連管的氧化劑噴孔的后端設有內螺紋，在氧化劑接管的前端設有外螺紋。
[0009]更進一步，所述中連管的外噴霧錐面的錐度為150°，所述噴霧間隙為0.2mm?1.5mm0
[0010]更進一步，所述混氣頭的混氣噴孔是錐孔，所述混氣孔在混氣頭殼體外壁的直徑小于在混氣頭殼體內壁的直徑，所述混氣孔的錐度為20°?30°。
[0011]更進一步，所述混氣頭的前端的熱電偶孔設置在混氣頭前端半球形的根部。
[0012]更進一步，外殼便于霧化混氣防回火噴頭順利進入投放到地下氣化爐中，所述混氣頭、中連管和注水接管在連接后具有相同的外徑尺寸。
[0013]本實用新型的有益效果是:將液態(tài)水加壓注入水接管中，使液態(tài)水從混氣頭中噴出形成細小、均勻的小液滴，減小了對氣化工作面溫度和氣化反應速率的影響，提高了氣化反應效率。
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作一詳細描述。

【附圖說明】

[0015]圖1是本實用新型結構圖；
[0016]圖2是本實用新型混氣頭剖視圖；
[0017]圖3是本實用新型中連管剖視圖；
[0018]圖4是圖3的A向視圖；
[0019]圖5是本實用新注水接管剖視圖；
[0020]圖6是圖5的B向視圖。

【具體實施方式】
[0021]如圖1，一種霧化混氣防回火噴頭，所述防回火噴頭設有混氣頭10，所述混氣頭是前端11為半球形的圓柱型殼體，混氣頭的前端設有多個混氣噴孔12，在混氣頭的前端還設有熱電偶孔13 ;混氣頭的后端連接一只中連管20的前端，所述中連管的中心設有氧化劑噴孔21，在中連管上環(huán)繞所述氧化劑噴孔設有多個內霧化噴孔22，在中連管上沿軸向還設有熱電偶通孔23，在中連管的外徑上設有外噴霧錐面24，所述外噴霧錐面的前端直徑大于后端直徑；中連管的后端連接一只注水接管30的前端，所述注水接管的內徑與中連管的所述氧化劑噴孔、內霧化噴孔、熱電偶通孔連通，注水接管的前端設有與中連管的所述外噴霧錐面相對應的前錐面31，在所述注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間設有噴霧間隙S，在注水接管上設有連通所述噴霧間隙與注水接管內徑的外霧化噴孔33 ;中連管的后端還連接一只與所述氧化劑噴孔連通的氧化劑接管40，所述氧化劑接管穿過注水接管的內徑；防回火噴頭還設有端口三通50，所述端口三通設有連通口 51、注水接口 52、氧化劑接口53，所述連通口與注水接管連通并連通所述注水接口，所述氧化劑接口與所述氧化劑接管連通；在混氣頭的所述熱電偶孔安裝有熱電偶60，所述熱電偶的導線61穿過中連管的所述熱電偶通孔、注水接管的內徑從端口三通的氧化劑接口引出。
[0022]在所述噴霧間隙與所述注水接管的外霧化噴孔的出口之間設有空隙SI。
[0023]在所述注水接管與所述端口三通之間設有注水延長管70，所述注水延長管的一端連接注水接管的后端，注水延長管的另一端連接端口三通的所述連通口 ；注水延長管通過螺紋或焊接與注水接管連接，注水延長管通過螺紋與端口三通連接；注水延長管與注水接管的外徑尺寸相同。
[0024]在所述氧化劑接管與端口三通之間設有氧化劑延長管80，所述氧化劑延長管的一端連接氧化劑接管，氧化劑延長管的另一端穿出端口三通的氧化劑接口，在氧化劑延長管與端口三通的氧化劑接口之間設有密封；氧化劑延長管通過螺紋或焊接與氧化劑接管連接；在所述熱電偶的導線與端口三通的氧化劑接口之間也設有密封。
[0025]所述注水接管通過螺紋與所述中連管連接，在中連管的后端設有外螺紋25，在注水接管的前端設有內螺紋34 ;所述氧化劑接管通過螺紋與中連管連接，在中連管的氧化劑噴孔的后端設有內螺紋26，在氧化劑接管的前端設有外螺紋41。
[0026]混氣頭、中連管和注水接管在連接后具有相同的外徑尺寸。
[0027]實施例一:
[0028]如圖1，一種霧化混氣防回火噴頭，用于地下煤層氣化實驗裝置霧化噴頭。
[0029]如圖2，防回火噴頭設有混氣頭10，所述混氣頭是前端11為半球形的圓柱型殼體，混氣頭的前端設有7個混氣噴孔12，在圓柱型殼體頂端的中心設有一個中心混氣噴孔，圍繞中心混氣噴孔設有6個圓周等分的混氣噴孔。在混氣頭的前端還設有一個熱電偶孔13?；鞖忸^的混氣噴孔是錐孔，所述混氣孔在混氣頭殼體外壁的直徑小于在混氣頭殼體內壁的直徑，混氣孔的錐度α I為20°?30°，本實施例中，混氣孔的錐度α 1=30°?；鞖忸^的前端的熱電偶孔設置在混氣頭前端半球形的根部，本實施例中，熱電偶孔的軸線與混氣頭的軸線之間的夾角α 2=30。?；鞖忸^的后端設有內螺紋14，混氣頭的后端通過所述內螺紋連接一只中連管20的前端。
[0030]如圖3、圖4，所述中連管的中心設有氧化劑噴孔21，在中連管上環(huán)繞所述氧化劑噴孔設有28個內霧化噴孔22，28個內霧化噴孔成兩圈圓周等分分部。在中連管上沿軸向還設有熱電偶通孔23，在中連管的外徑上設有外噴霧錐面24，所述中連管的外噴霧錐面的錐度為α 3=150°，外噴霧錐面的前端直徑大于后端直徑。中連管的前端設有與所述混氣頭連接的外螺紋27，在中連管的后端設有外螺紋25，在中連管的氧化劑噴孔的后端設有內螺紋26。中連管的后端通過外螺紋25連接一只注水接管30的前端。
[0031]如圖5、圖6，在注水接管的前端設有與中連管連接內螺紋34。注水接管的內徑與中連管的所述氧化劑噴孔、內霧化噴孔、熱電偶通孔連通，注水接管的前端設有與中連管的所述外噴霧錐面相對應的前錐面31，在所述注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間設有噴霧間隙S，通過內螺紋34可以調整噴霧間隙，噴霧間隙的調整范圍為0.2mm?1.5mm。在注水接管上設有18個連通所述噴霧間隙與注水接管內徑的外霧化噴孔33，外霧化噴孔設置在前錐面后部的凸緣35上。
[0032]在所述噴霧間隙與所述注水接管的外霧化噴孔的出口之間設有空隙SI，所述空隙的寬度S2=2mm。
[0033]中連管的后端還通過所述氧化劑噴孔的后端的內螺紋26連接一只與氧化劑噴孔連通的氧化劑接管40，所述氧化劑接管穿過注水接管的內徑。
[0034]注水接管的后端連接一只注水延長管70，注水延長管的另一端連接一只端口三通50，所述端口三通設有連通口 51、注水接口 52、氧化劑接口 53，端口三通的連通口與注水延長管連通并連通所述注水接口，本實施例中注水延長管通過焊接與注水接管連接；可以根據(jù)需要的長度設定注水延長管的長度，或連接多只注水延長管。
[0035]端口三通的所述氧化劑接口是封閉端口，在所述氧化劑接口上設有氧化管出口和熱電偶出口。
[0036]氧化劑接管的后端連接一只氧化劑延長管80，氧化劑延長管的另一端穿出端口三通的氧化劑接口的氧化管出口，在氧化劑延長管與氧化管出口之間采用高溫密封膠密封。氧化劑延長管通過焊接與氧化劑接管連接；可以根據(jù)需要的長度設定氧化劑延長管的長度，或連接多只氧化劑延長管。
[0037]在混氣頭的所述熱電偶孔安裝有熱電偶60，所述熱電偶的導線61穿過中連管的所述熱電偶通孔、注水接管和注水延長管的內徑從端口三通的所述熱電偶出口引出。在熱電偶的導線與熱電偶出口之間采用高溫密封膠密封。
[0038]混氣頭的外徑dl、中連管的外徑d2和注水接管的外徑d3尺寸相同，dl=d2=d3=32_ ;使混氣頭、中連管和注水接管在連接后具有相同的外徑尺寸。
[0039]霧化混氣防回火噴頭在使用時，將其投放到地下氣化爐的氣化通道中。地下氣化爐由進氣孔、氣流通道、煤層和出氣孔組成，煤層中開拓一條氣化通道，與進氣孔、氣流通道和出氣孔相連通，形成氣流回路，使氣體從地面進氣煤層，并從出氣孔回到地面。因此當將霧化混氣防回火噴頭投放到地下氣化爐的氣化通道中時，由混氣頭牽引霧化混氣裝置先后經過進氣孔和氣流通道，到達煤層中的氣化通道。
[0040]混氣頭、中連管和注水接管在連接后具有相同的外徑尺寸。便于霧化混氣防回火噴頭順利進入投放到地下氣化爐中。
[0041]將霧化混氣防回火噴頭投放到氣化通道中后，從氧化劑延長管向霧化混氣防回火噴頭中注入低濃度氧氣，氧氣先后經過氧化劑接管、中連管的氧化劑噴孔和混氣頭前端半球殼體的錐型噴孔噴射到氣化通道中，接著點燃煤層，當煤層溫度升高到800°C?1000°C時，從端口三通中注入水，開始對煤層進行富氧-水蒸氣氣化過程。
[0042]當水從端口三通注入霧化混氣防回火噴頭后，水在與煤層埋深相等的水位壓力作用下，首先經過注水延長管到達注水接管，然后分為兩路，一路先經過注水接管外霧化噴孔霧化，再經過注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間的噴霧間隙S，最后撞擊在中連管的外噴霧錐面上，形成環(huán)形水幕，并通過噴霧間隙S釋放到周圍環(huán)境中，可以降低氣化時注水接管的溫度，并防止外部氣體進入霧化混氣防回火噴頭內部，同時可以通過調節(jié)噴霧間隙，進而調節(jié)水幕厚度。另一路先經過中連管的內霧化噴孔22，形成霧化水蒸汽后，在混氣頭中與從中連管的氧化劑噴孔21中輸出的氧氣混合均勾，最后從混氣頭前端半球形殼體的錐型噴孔中噴射到氣化通道中，與煤層進行氣化反應。
[0043]本實用新型將液態(tài)水加壓或者利用水位壓力注入該裝置的注水接管中，當液態(tài)水從該裝置的混氣頭中噴出時，由于飽和蒸氣壓突然減小而形成細小、均勻的小液滴，在相變過程中吸收的能量較少，對氣化過程能量平衡影響較小，同時也提高了氣化反應效率。
【權利要求】
1.一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述防回火噴頭設有混氣頭，所述混氣頭是前端為半球形的圓柱型殼體，混氣頭的前端設有多個混氣噴孔，在混氣頭的前端還設有熱電偶孔；混氣頭的后端連接一只中連管的前端，所述中連管的中心設有氧化劑噴孔，在中連管上環(huán)繞所述氧化劑噴孔設有多個內霧化噴孔，在中連管上沿軸向還設有熱電偶通孔，在中連管的外徑上設有外噴霧錐面，所述外噴霧錐面的前端直徑大于后端直徑；中連管的后端連接一只注水接管的前端，所述注水接管的內徑與中連管的所述氧化劑噴孔、內霧化噴孔、熱電偶通孔連通，注水接管的前端設有與中連管的所述外噴霧錐面相對應的前錐面，在所述注水接管的前錐面與中連管的外噴霧錐面之間設有噴霧間隙，在注水接管上設有連通所述噴霧間隙與注水接管內徑的外霧化噴孔；中連管的后端還連接一只與所述氧化劑噴孔連通的氧化劑接管，所述氧化劑接管穿過注水接管的內徑；防回火噴頭還設有端口三通，所述端口三通設有連通口、注水接口、氧化劑接口，所述連通口與注水接管連通并連通所述注水接口，所述氧化劑接口與所述氧化劑接管連通；在混氣頭的所述熱電偶孔安裝有熱電偶，所述熱電偶的導線穿過中連管的所述熱電偶通孔、注水接管的內徑從端口三通的氧化劑接口引出。2.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，在所述噴霧間隙與所述注水接管的外霧化噴孔的出口之間設有空隙。3.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，在所述注水接管與所述端口三通之間設有注水延長管，所述注水延長管的一端連接注水接管的后端，注水延長管的另一端連接端口三通的所述連通口 ；注水延長管通過螺紋或焊接與注水接管連接，注水延長管通過螺紋與端口三通連接；注水延長管與注水接管的外徑尺寸相同。4.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，在所述氧化劑接管與端口三通之間設有氧化劑延長管，所述氧化劑延長管的一端連接氧化劑接管，氧化劑延長管的另一端穿出端口三通的氧化劑接口，在氧化劑延長管與端口三通的氧化劑接口之間設有密封；氧化劑延長管通過螺紋或焊接與氧化劑接管連接；在所述熱電偶的導線與端口三通的氧化劑接口之間也設有密封。5.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述注水接管通過螺紋與所述中連管連接，在中連管的后端設有外螺紋，在注水接管的前端設有內螺紋；所述氧化劑接管通過螺紋與中連管連接，在中連管的氧化劑噴孔的后端設有內螺紋，在氧化劑接管的前端設有外螺紋。6.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述中連管的外噴霧錐面的錐度為150°，所述噴霧間隙為0.2mm?1.5mm。7.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述混氣頭的混氣噴孔是錐孔，所述混氣孔在混氣頭殼體外壁的直徑小于在混氣頭殼體內壁的直徑，所述混氣孔的錐度為20°?30°。8.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述混氣頭的前端的熱電偶孔設置在混氣頭前端半球形的根部。9.根據(jù)權利要求1所述的一種霧化混氣防回火噴頭，其特征在于，所述混氣頭、中連管和注水接管在連接后具有相同的外徑尺寸。
【文檔編號】E21B43-295GK204267014SQ201420634555
【發(fā)明者】梁杰, 王張卿, 段永亮 [申請人]中國礦業(yè)大學(北京)