一種地下氣化設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種地下氣化設備，包括依次連通的進氣通道、氣化通道和出氣通道，所述地下氣化設備還包括通入其中的管道，所述管道的第一端口伸出地面，第二端口位于氣化通道中；所述第二端口連接有高能聲波發(fā)射裝置，用于清除地下煤層氣化產生的積灰；所述管道伸出地面部分與拖拽裝置連接。本實用新型通過在地下氣化設備中通入設置有高能聲波發(fā)射裝置的管道，清除煤層氣化工作面的積灰，裸露出新鮮的煤層與氣化劑充分接觸，提高氣化效率和煤氣的質量，并通過地面的拖拽裝置實現(xiàn)高能聲波發(fā)射裝置隨氣化工作面的移動而移動的目的，完全適合于煤層地下氣化的需要。
【專利說明】一種地下氣化設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤炭地下氣化【技術領域】，具體涉及一種地下氣化設備。
【背景技術】
[0002]煤炭地下氣化是開采煤炭的一種新工藝，其原理為:首先從地表沿煤層開掘兩條巷道——進氣通道和出氣通道，然后在煤層中靠下部用一條水平巷道(即氣化通道)將進氣通道和出氣通道連接起來，被巷道所包圍的整個煤體，就是將要氣化的區(qū)域，稱之為氣化盤區(qū)，或稱地下氣化設備；之后通過進氣通道向煤層輸送氣化劑并點燃煤層使之進行燃燒氣化，從出氣通道中排出燃燒氣化氣體即煤氣。
[0003]在煤炭地下氣化過程中，氣化工作面上會附著煤灰，隨著燃燒的進行，煤灰厚度越來越大，達到一定厚度時，在重力的作用下會自動剝落外層，進行灰層變薄，等待再次積累至Ij一定厚度剝落夕卜層(Laboratory studies on combustion cavity growth in lignitecoal blocks in the context of underground coal gasification, Sateesh Daggupatiet al.Energy, 35 (2010):2375_2386)。在煤層的燃燒氣化過程中，氣化工作面上附著的煤灰厚度與煤質特性有關。在燃燒氣化過程中，由于煤灰的間隔，氣化劑需要滲透過灰層或者從灰層的龜裂處透過灰層才能與煤層接觸進行反應，使得煤層與氣化劑的接觸不充分，影響煤層的氣化效率，最終影響煤氣品質。
[0004]現(xiàn)有技術雖然公開了很多地下氣化爐，如CN102562025A公開了一種帶有水泥石環(huán)的煤炭地下氣化爐，但均沒有解決氣化工作面附著有煤灰，影響氣化效率的問題。
實用新型內容
[0005]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種地下氣化設備，所述地下氣化設備包括高能聲波發(fā)射裝置，且所述高能聲波發(fā)射裝置能夠清除附著在煤層氣化工作面上的積灰，并且可以實現(xiàn)隨著積灰面的移動而移動，解決了由于灰層堆積造成的煤層氣化效率低，煤氣品質差的問題。
[0006]本實用新型提供一種地下氣化設備，包括依次連通的進氣通道、氣化通道和出氣通道，所述地下氣化設備還包括通入其中的管道，所述管道的第一端口伸出地面，第二端口位于氣化通道中；所述第二端口連接有高能聲波發(fā)射裝置，用于清除地下煤層氣化產生的積灰；所述管道伸出地面部分與拖拽裝置連接，用于拖拽管道，使高能聲波發(fā)射裝置處于合適位置(所述合適位置即需要清灰的位置)。
[0007]優(yōu)選地，所述高能聲波發(fā)射裝置包括聲波清灰器、和用于避免聲波清灰器與煤壁或者煤灰接觸的保護罩。
[0008]優(yōu)選地，所述聲波清灰器包括進氣管，與進氣管連接的氣-聲轉換裝置，以及與進氣管連接的套在氣-聲轉換裝置外面的喇叭狀的聲波導管。
[0009]優(yōu)選地，所述保護罩為空心圓臺狀，所述圓臺的上表面開有通孔，進氣管通過通孔與管道的第二端口固定連接。[0010]優(yōu)選地，所述管道靠近第二端口處設置有防止管道的第二端口埋入灰層的支撐裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述地下氣化爐連接有監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括設置于出氣通道出氣口的煤氣測量裝置，用于監(jiān)測出氣通道輸出煤氣中有效成分的含量。
[0012]優(yōu)選地，所述地下氣化爐連接有控制裝置，用于控制高能聲波發(fā)射裝置的啟動和拖拽裝置拖拽距離。
[0013]優(yōu)選地，所述支撐裝置為與管道管壁鉸接連接的支撐板，所述支撐板在拖拽過程中與管道軸線呈20°以上角度。
[0014]優(yōu)選地，所述支撐裝置為套在管道靠近第二端口處的支撐套，所述支撐套(44)靠近第二端口(42)處的厚度比遠離第二端口(42)處的厚度大。優(yōu)選地，所述高能聲波發(fā)射裝置與管道的第二端口通過螺紋、銷或卡套連接。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0016]本實用新型通過在地下氣化設備中通入設置有高能聲波發(fā)射裝置的管道，清除煤層氣化工作面的積灰，裸露出新鮮的煤層與氣化劑充分接觸，提高氣化效率和煤氣的質量，并通過地面的拖拽裝置實現(xiàn)高能聲波發(fā)射裝置隨氣化工作面的移動而移動的目的，完全適合于煤層地下氣化的需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型提供的地下氣化設備的結構示意圖；
[0018]圖2為實施例1提供的高能聲波發(fā)射裝置6的結構解剖示意圖；
[0019]圖3為支撐板43的結構示意圖；
[0020]圖4為支撐套44的結構示意圖；
[0021]其中，1-進氣通道；2_氣化通道；3_出氣通道；4-管道；5_拖拽裝置；6_高能聲波發(fā)射裝置；7-煤層；
[0022]41-第一端口，42-第二端口，支撐板43，連接軸431，旋轉板432，支撐套44 ；
[0023]聲波清灰器61,進氣管611,聲波導管612,保護罩62,通孔621 ；
[0024]71-積灰層。
【具體實施方式】
[0025]接下來，參考附圖，詳述本實用新型的【具體實施方式】。在本實用新型的描述中，術語“第一” “第二”等用來將一個部件與另一個部件區(qū)分開，而所述部件不被上述術語所定義。
[0026]如圖1 (圖1為本實用新型提供的地下氣化設備的結構示意圖)所示，本實用新型提供了地下氣化設備，包括依次連通的進氣通道1、氣化通道2和出氣通道3，所述地下氣化設備還包括通入其中的管道4，所述管道4的第一端口 41伸出地面，第二端口 42位于氣化通道2中；所述第二端口 42連接有高能聲波發(fā)射裝置6，用于清除地下煤層7氣化產生的積灰；所述管道4伸出地面部分與拖拽裝置5連接，用于拖拽管道4，使高能聲波發(fā)射裝置6處于合適位置。
[0027]本實用新型通過高能聲波發(fā)射裝置6對地下氣化設備氣化工作面的積灰層71進行清除，并可以通過拖拽裝置5拖拽管道4，使連接的高能聲波發(fā)射裝置6始終處于積灰層71的位置，由此使得煤層氣化工作面的積灰層71能夠被及時清除，提高了氣化劑與煤層的接觸面積，提高了氣化效率，保證了煤氣的品質。
[0028]本實用新型提供的地下氣化設備的工作原理為:
[0029]進氣通道I注入氣化劑；出氣通道3與氣化通道2的連接處點火，通過擴散作用煤炭與氣化劑接觸，并在狹窄通道內氣化，即在氣化通道2內流動的氣體擴散到氣化工作面上與煤炭接觸，在高溫作用下發(fā)生化學反應生成煤氣，反應后還會產生煤灰，煤灰不會立即脫離而是附著在氣化工作面上，逐漸積累形成積灰層71，氣化劑只能滲透積灰層71或者通過積灰層71的龜裂縫與積灰層71覆蓋下的煤層7接觸繼續(xù)發(fā)生化學反應，反應生成的煤氣也只能透過積灰層71由出氣通道3遷移至地面，積灰層71積累到一定厚度(通常有
0.3cm?0.8cm)時,在重力作用下自動剝落外層,裸露出新鮮的氣化工作面；由于有積灰層71的附著，氣化劑與煤層7接觸不夠充分，氣化效果差，影響煤的氣化效率和煤氣質量；
[0030]本實用新型提供的地下氣化設備增設可以隨氣化工作面移動而移動的高能聲波發(fā)射裝置6，利用高能聲波發(fā)射裝置6清除氣化工作面上的積灰層71，使積灰層71及時脫離氣化工作面，裸露出新鮮的煤層，增加與氣化劑的接觸，提高氣化效率和煤氣質量。
[0031]為了使本實用新型的目的，技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0032]實施例1
[0033]結合圖2對實施例3提供的地下氣化設備進行詳細說明，所述地下氣化設備包括依次連通的進氣通道1、氣化通道2和出氣通道3，以及通入地下氣化設備之中的管道4，所述管道4的第一端口 41伸出地面與拖拽裝置5連接，第二端口 42位于氣化通道2中與高能聲波發(fā)射裝置6連接；
[0034]其中，高能聲波發(fā)射裝置6包括聲波清灰器61、和用于保護聲波清灰器61的保護罩62 ;管道4的第一端口 41與壓力氣體提供裝置(附圖未示出)連接，所述壓力氣體提供裝置可以是空氣壓縮機等；
[0035]所述聲波清灰器61包括進氣管611，與進氣管611連接的氣-聲轉換裝置(圖中未示出)，以及與進氣管611連接的套在氣-聲轉換裝置外面的喇叭狀的聲波導管612 ；
[0036]所述保護罩62為空心圓臺狀，所述圓臺的上表面開有通孔621，進氣管611通過通孔621與管道4的第二端口 42固定連接；所述圓臺沒有下表面，以方便聲波清灰器61的聲波擴散；
[0037]在本實施例所述的高能聲波發(fā)射裝置6中，壓力氣體(如壓縮空氣、氮氣等)通過進氣管611連接的氣-聲轉換裝置將氣體的動能轉化為聲波的波動能量，通過聲波導管612將聲波的波動能量發(fā)射到氣化工作面附近，使其上附著的積灰產生位移而離開原來位置，從而達到清除積灰層71的目的；
[0038]本實施例所述聲波清灰器61的各個部件均由耐壓、耐高溫材料制成，所述耐壓耐高溫材料本實用新型不做限定，典型但非限制性的有黃銅、不銹鋼、合金等；但其具體結構不做限定，本領域技術人員可以通過現(xiàn)有技術獲得，或者通過商購獲得聲波清灰器61的【具體實施方式】，典型但非限制性的有江蘇聲學技術節(jié)能有限公司的DSK-5大功率特高溫型聲波清灰器，其能夠承受950?1050°C的高溫。
[0039]圖2為實施例1提供的高能聲波發(fā)射裝置6的結構解剖示意圖；
[0040]實施例1提供的地下氣化設備的工作過程為:
[0041 ] (I)準備地下氣化設備:
[0042]將管道4放入氣化通道2，連有高能聲波發(fā)射裝置6的管道4的第二端口 42放置于點火點附近，此時高能聲波發(fā)射裝置6中沒有壓力氣體通入，沒有高能聲波產生；管道4的第一端口 41連接拖拽裝置5 ；
[0043](2)點火氣化煤層7:
[0044]進氣通道I注入氣化劑；出氣通道3與氣化通道2的連接處點火，進行煤層7的氣化；
[0045](3)啟動高能聲波發(fā)射裝置6:
[0046]隨著煤層7的氣化，氣化工作面不斷擴展，擴展到高能聲波發(fā)射裝置6所在位置時，每間隔半小時向管道4以2立方米/分鐘的速度輸送0.5MPa的壓力氣體(如壓縮空氣等)，輸送持續(xù)5分鐘，壓力氣體通過進氣管611到達與之連接的氣-聲轉換裝置，從而將氣體的動能轉化為聲波的波動能量，然后通過聲波導管612將聲波發(fā)散出去，聲波在空中振動傳播使得氣化工作面上附著的煤灰顆粒處于彈跳懸浮狀態(tài)，進而脫離氣化工作面，裸露出的新鮮煤層7與氣化劑充分接觸，進行氣化；
[0047](4)拖拽高能聲波發(fā)射裝置6:
[0048]此步驟是通過監(jiān)測氣化產出的煤氣的有效組分的含量變化，判斷高能聲波發(fā)射裝置6發(fā)射的高能聲波是否還能作用到積灰層71，通常能夠作用到時，煤氣的有效組分含量是穩(wěn)定的；而作用不到時，由于積灰層71的阻礙，煤氣中有效組分的含量會明顯下降；因此需要監(jiān)測煤氣的有效組分(H2、C0、CH4)，當?shù)目偤拖陆?5%以上，或者某單一有效組分含量下降超過20%時，通過拖拽裝置5拖拽高能聲波發(fā)射裝置6至氣化工作面，繼續(xù)進行清灰，直至管道4的第二端口 42到達進氣通道I和氣化通道2的連接處，停止工作，并結束氣化。
[0049]在實施例1中，高能聲波發(fā)射裝置6的啟動是接收到啟動信號之后執(zhí)行的，所述啟動信號可以來自于氣化通道2內的實時監(jiān)控等。
[0050]在實施例1中，所述高能聲波發(fā)射裝置6是通過螺紋與管道4的第二端口 42連接的，也可以通過聯(lián)軸器連接，或者銷連接，或者通過具有內螺紋的連接套連接等等，本實用新型不做具體限定，任何能夠將兩者連接的方式均可用于本實用新型。
[0051]實施例2
[0052]在實施例1的基礎上做如下改變:在管道4靠近第二端口 42處設置支撐板43，所述支撐板包括固定在靠近管道4第二端口 42處的連接軸431和圍繞連接軸431旋轉的旋轉板432，其結構與合頁類似；所述支撐板43在拖拽過程中與管道4軸線呈20°以上角度。
[0053]圖3為支撐板43的結構示意圖。
[0054]實施例2提供的地下氣化爐在工作的過程中，可以防止管道4的第二端口 42埋入灰層。
[0055]實施例3[0056]在實施例1的基礎上做如下改變:在管道4靠近第二端口 42處設置支撐套44，所述支撐套44套在管道4靠近第二端口 42處，且所述支撐套(44)靠近第二端口(42)處的厚度比遠離第二端口(42)處的厚度大。圖4為支撐套44的結構示意圖。
[0057]實施例3提供的地下氣化爐在工作的過程中，可以防止管道4的第二端口 42埋入灰層。
[0058] 申請人:聲明，本實用新型通過上述實施例來說明本實用新型的詳細工藝設備和工藝流程，但本實用新型并不局限于上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本實用新型必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本實用新型的任何改進，對本實用新型產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本實用新型的保護范圍和公開范圍之內。
【權利要求】
1.一種地下氣化設備，包括依次連通的進氣通道(1)、氣化通道(2)和出氣通道(3)，其特征在于，所述地下氣化設備還包括通入其中的管道(4)，所述管道(4)的第一端口(41)伸出地面，第二端口(42)位于氣化通道(2)中；所述第二端口(42)連接有高能聲波發(fā)射裝置(6)，用于清除地下煤層(7)氣化產生的積灰；所述管道(4)伸出地面部分與拖拽裝置(5)連接。
2.如權利要求1所述的地下氣化設備，其特征在于，所述高能聲波發(fā)射裝置(6)包括聲波清灰器(61)、和用于避免聲波清灰器(61)與煤壁或者煤灰接觸的保護罩(62)。
3.如權利要求2所述的地下氣化設備，其特征在于，所述聲波清灰器(61)包括進氣管(611)，與進氣管(611)連接的氣-聲轉換裝置，以及與進氣管(611)連接的套在氣-聲轉換裝置外面的喇叭狀的聲波導管(612)。
4.如權利要求3所述的地下氣化設備，其特征在于，所述保護罩(62)為空心圓臺狀，所述圓臺的上表面開有通孔(621)，進氣管(611)通過通孔(621)與管道(4)的第二端口(42)固定連接。
5.如權利要求1所述的地下氣化設備，其特征在于，所述管道(4)靠近第二端口(42)處設置有防止管道(4)的第二端口(42)埋入灰層的支撐裝置。
6.如權利要求1所述的地下氣化設備，其特征在于，所述地下氣化設備連接有監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置包括設置于出氣通道(3)出氣口的煤氣測量裝置，用于監(jiān)測出氣通道(3)輸出煤氣中有效成分的含量。
7.如權利要求1所述的地下氣化設備，其特征在于，所述地下氣化設備連接有控制裝置，用于控制高能聲波發(fā)射裝置(6)的啟動和拖拽裝置(5)拖拽距離。
8.如權利要求5所述的地下氣化設備，其特征在于，所述支撐裝置為與管道(4)管壁鉸接連接的支撐板(43)，所述支撐板(43)在拖拽過程中與管道(4)軸線呈20°以上角度。
9.如權利要求5所述的地下氣化設備，其特征在于，所述支撐裝置為套在管道(4)靠近第二端口(42)處的支撐套(44)，所述支撐套(44)靠近第二端口(42)處的厚度比遠離第二端口(42)處的厚度大。
10.如權利要求1所述的地下氣化設備，其特征在于，所述高能聲波發(fā)射裝置(6)與管道(4)的第二端口(42)通過螺紋、銷或卡套連接。
【文檔編號】E21B43/295GK203716950SQ201320772609
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】潘霞, 李金剛, 付偉賢 申請人:新奧氣化采煤有限公司