防堵塞装置及地下煤气化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种防堵塞装置和一种地下煤气化系统，所述防堵塞装置用于防止地下出气管因荒煤气中的焦油附着其内壁而堵塞。所述防堵塞装置包括电源及设置于所述地下出气管内的电阻丝，所述电阻丝与电源电连接，所述电阻丝通电后加热流过所述地下出气管的荒煤气使荒煤气中的焦油裂解。本实用新型的防堵塞装置和地下煤气化系统，具有环保无污染、效率高、无需停止出气、降低荒煤气焦油含量的优点。
【专利说明】防堵塞装置及地下煤气化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤地下气化【技术领域】，特别是一种防堵塞装置及一种地下煤气化系统。
【背景技术】
[0002]地下煤气化是将处于地下的煤进行可控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程，地下气化系统是由进气钻孔、出气钻孔、气化通道及辅助监测孔所组成。在地下气化反应过程中，约有3%?4%的煤转化为焦油掺杂在荒煤气中经气化通道由出气钻孔输出地面，该过程中由于焦油具有一定的粘度很容易将灰渣等颗粒物吸附于出气孔壁，随着长期运行，出气孔内壁上的焦油及灰渣越积越多，造成出气孔井筒的堵塞，煤气流通不畅、阻力增大、出气困难，严重影响气化炉的正常运行。此外，由于焦油具有一定的腐蚀性对铁制的出气孔的腐蚀非常严重，不仅会大大减少出气孔的使用寿命，一旦出气孔壁发生泄漏，对地下的水质环境将会造成不可修复的影响。因此，有必要使用防堵塞装置去除出气孔内壁上的焦油。
[0003]一种现有的防堵塞装置，其包括氨水管道，氨水管道与焦炉煤气管道临时连接，利用临时氨水管道将氨水注入焦炉煤气管道中，进行在线清洗，而实现清理焦油，清洗完毕后关闭并取下临时氨水管道。
[0004]该方法虽然可以实现焦炉煤气管道的在线清污，但对于地下煤气化埋深较大的管道无法实现，且地下气化炉为地下开放系统，出气孔注入氨水将污染地下水，因此该方法具有一定的局限性。
[0005]另一种现有的防堵塞装置，其对于焦油造成的出气孔钻孔堵塞问题只能靠频繁切换出气孔或进行反吹的方式进行缓解，具有效率低、需要停止堵塞出气钻孔的出气工作、焦油含量不能降低的缺点。
实用新型内容
[0006]本实用新型目的在于提供一种防堵塞装置和一种地下煤气化系统，具有环保无污染、效率高、无需停止出气、降低荒煤气焦油含量的优点。
[0007]为达上述优点，本实用新型提供一种防堵塞装置，用于防止地下出气管因荒煤气中的焦油附着其内壁而堵塞。所述防堵塞装置包括电源及设置于所述地下出气管内的电阻丝，所述电阻丝与电源电连接，所述电阻丝通电后加热流过所述地下出气管的荒煤气使荒煤气中的焦油裂解。
[0008]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述防堵塞装置还包括内出气套管，所述内出气套管设置于所述地下出气管内，且所述电阻丝缠绕于所述内出气套管上。
[0009]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述电阻丝的功率的取值范围为4千瓦至20千瓦。
[0010]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述防堵塞装置还包括机械除焦件，所述机械除焦件设置于所述地下出气管内，其包括活动部，所述活动部与所述地下出气管管壁接触，当所述活动部移动时所述活动部将清除所述地下出气管管壁上的焦油及附着物。
[0011]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述机械除焦件还包括扭簧，所述扭簧的一端相对于所述电阻丝固定，另一端相对于所述活动部固定。
[0012]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述防堵塞装置还包括固定在内出气套管荒煤气流入侧的气体导流罩，所述气体导流罩上设有与内出气套管内部贯通的通孔。
[0013]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述防堵塞装置还包括用于感应所述电阻丝附近温度的温度感应器、用于接收来自温度感应器的温度感测信号的信号接收装置，所述温度感应器与所述信号接收装置电连接，所述温度感应器设置于所述地下出气管内，所述信号接收装置设置于所述地下出气管外部。
[0014]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述电阻丝与电源通过铠装护套线中的电线电连接。
[0015]在本实用新型防堵塞装置的一个实施例中，所述防堵塞装置还包括与地下出气管内部连通的地上出气管，所述地下出气管在荒煤气流出侧的端部设置顶盖，所述铠装护套线穿过顶盖。
[0016]本实用新型还提供一种地下煤气化系统，其包括上述任意一种防堵塞装置。
[0017]在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统中，地下出气管内设有电阻丝，所述电阻丝与电源电连接，所述电阻丝通电后加热流过地下出气管的荒煤气至荒煤气中的焦油裂解，相对于现有技术，不需要停止出气工作、也不会对环境造成污染，具有环保无污染、效率高、无需停止出气、降低荒煤气焦油含量的优点，此外还提升了荒煤气中的有效组分。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1所示为本实用新型防堵塞装置的结构示意图。
[0019]图2所示为图1的防堵塞装置的热除焦件及机械除焦件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0021]图1所示为本实用新型防堵塞装置的结构示意图。请参见图1，本实施例的防堵塞装置用于防止焦油堵塞管道。防堵塞装置10包括出气管路11、控制装置13、热除焦件15、机械除焦件17。热除焦件15、机械除焦件17设置在出气管路11内部，控制装置13与热除焦件15电连接，机械除焦件17固定在热除焦件15上。
[0022]出气管路11通常为圆形等截面铁管，但不以此为限。出气管路11包括地下出气管111和地上出气管113，地下出气管111和地上出气管113内部连通，地下出气管111大部分设置在地下，地下出气管111地下的端部煤气化通道20连通，地下出气管111在荒煤气流出侧的端部设置顶盖113a。顶盖113a使用法兰与地下出气管111连接，顶盖113a与地下出气管111之间设有密封圈，这样顶盖113a与地下出气管111的安装和拆卸简便，且荒煤气不会泄漏。顶盖113a上设有通孔，所述通孔内设有密封装置。地上出气管113设置在地下出气管111地上部分的侧面。
[0023]控制装置13包括电源131、信号接收装置133及卷线器135。电源131与热除焦件15通过电线131a电连接，信号接收装置133与热除焦件15通过信号线133a电连接。电线131a和信号线133a设置在铠装层内组成铠装护套线135a。铠装护套线135a缠绕在卷线器135上，铠装护套线135a的铠装层可增加铠装护套线135a的机械强度，提高防侵蚀能力；铠装层还可以增强抗拉强度、抗压强度等机械保护延长使用寿命。铠装护套线135a穿过顶盖113a上的通孔与热除焦件15连接。铠装护套线135a可以用于升降热除焦件15和机械除焦件17。
[0024]图2所示为图1的防堵塞装置的热除焦件及机械除焦件的结构示意图。请参见图2，热除焦件15设置在地下出气管111内部，热除焦件15包括上支撑隔板151、电阻丝152、内出气套管153、下支撑隔板154以及气体导流罩155。上支撑隔板151设置于内出气套管153的顶部，上支撑隔板151设有与内出气套管153内部连通的通孔，上支撑隔板151用于固定内出气套管153。上支撑隔板151与铠装护套线135a的铠装层通过铁丝或其他耐高温材料连接；铠装护套线135a内的电线131a和信号线133a穿过上支撑隔板151。下支撑隔板154设置于内出气套管153的底部，电阻丝152缠绕于内出气套管153上，气体导流罩155固定于下支撑隔板154的与内出气套管153相对的一侧，即气体导流罩155固定于下支撑隔板154的底部。
[0025]内出气套管153设置于地下出气管111内，其通常为导热性材料制成的管材，如铁、铜、铝制成的管材。本实用新型中内出气套管153的数量为3个。荒煤气流过内出气套管153，内出气套管153上还设有温度感应器153a。电阻丝152缠绕在内出气套管的外表面上，并设置于地下出气管111内；电阻丝152与铠装护套线135a内的电线131a电连接，温度感应器153a与铠装护套线135a内的信号线133a电连接。电阻丝152的功率的取值范围为4千瓦(KW)至20千瓦，电阻丝152通电后可将其附近的荒煤气加热到700到800摄氏度，该温度下焦油与荒煤气中水蒸汽氛围下发生裂解反应，焦油转化为氢气、一氧化碳等可燃气体。温度感应器153a例如为热电偶。
[0026]温度感应器153a与信号接收装置133电连接。温度感应器153a设置于地下出气管111内，用于感测电阻丝152附近的温度，并产生温度感测信号。信号接收装置133设置于地下出气管111外部，用于接收来自温度感应器153a的温度感测信号，并经过处理将温度感应器153a感测到的温度显示出来。操作人员可以依据信号接收装置133显示的温度调整电源131电压或电流输出改变电阻丝152的电压或电流，调节电阻丝152产生的热量大小，但不以此为限，在其他实施例中，也可以通过一控制单元根据温度感应器153a感测到的温度向电源131发出控制信号以调整电阻丝152的电压或电流，从而调节电阻丝152产生的热量大小。本实用新型的防堵塞装置10中的电阻丝152可设于内出气套管153内部；这样内出气套管153内部也可以由不导热的耐高温材料制成，如陶瓷。
[0027]气体导流罩155为与地下出气管111形状相同的饼状结构，气体导流罩155固定在内出气套管153荒煤气的流入侧，气体导流罩155的垂直于地下出气管111轴线的截面略小于地下出气管111的截面，所述气体导流罩155上设有与内出气套管153内部贯通的圆锥台形(喇叭形)通孔，该通孔用于疏导荒煤气流入内出气套管153，该通孔的荒煤气的流入侧的截面大于荒煤气的流出侧的截面。气体导流罩155上也可以缠绕电阻丝152。
[0028]机械除焦件17设置于地下出气管111内，其包括固定部171、活动部173及扭簧175 ;扭簧175用于连接固定部171和活动部173。固定部171和活动部173由钢片制成。固定部171、活动部173及扭簧175可一体成型，也可分开制造。若干个固定部171可通过焊接的方式均匀固定在气体导流罩155的边缘，扭簧175的一端固定在固定部171的与气体导流罩155相对的端部，另一端与活动部173的端部固定；即扭簧175的一端相对于电阻丝152固定，另一端相对于活动部173固定。活动部173的与扭簧175相对的一端与地下出气管111的管壁接触。由于在固定部171和活动部173之间设置了扭簧175，活动部173对地下出气管111的管壁会产生一定的压力，确保当气体导流罩155移动时活动部173与地下出气管111的管壁较为紧密的接触；这样活动部173会刮除地下出气管111的管壁上附着的焦油及其它附着物。为了获得更好的刮除效果，可在活动部173与地下出气管111的管壁之间设置钢刷。本实用新型防堵塞装置10中活动部173也可以直接固定于固定部171上，活动部173通过自身的弯曲变形对地下出气管111的管壁施加一定的压力。
[0029]本实用新型防堵塞装置10进行工作时，电力系统需地面调试正常方可将防堵塞装置10地下部分热除焦件15、机械除焦件17放入地下出气管111。通过调节铠装护套线135a的长度控制防堵塞装置10进入地下出气管111的深度，同时在地下出气管111上部的顶盖113a的通孔处安装好密封装置防止气化运行过程荒煤气泄漏。气化炉点火运行后，荒煤气中的焦油会粘附于地下出气管111、气体导流罩155和内出气套管153上剩余焦油随煤气输送至地面。因此应定期开启并上升或下放热除焦件15和机械除焦件17的进行除焦，防止焦油在地下出气管111内积聚。
[0030]在热除焦件15和机械除焦件17上提或下放过程一方面通过钢刷使用物理方法刮除孔壁积聚的薄焦油膜；另一方面对缠绕于内出气套管153上的电阻丝152通电加热，通过温度感应器153a感应电阻丝152附近的温度，调节电源131的电流、电压输出进而调节电阻丝152产生的热量大小将温度控制在700?800°C ;此时气体导流罩155、内出气套管153的荒煤气上的焦油和电阻丝152附近地下出气管111上的焦油、裂解与荒煤气中水蒸汽环境下发生裂解反应，焦油转化为氢气、一氧化碳等可燃气体，不仅可增加有效气含量，同时减少荒煤气含焦油量，一举两得。
[0031]需要说明的是，在其他实施例中，机械除焦件17可省略，直接通过对热除焦件15的电阻丝152的加热使荒煤气中的焦油裂解。热除焦件15的内出气套管153也可省略，在此种情况下，电阻丝152直接设置于地下出气管111内，对地下出气管111内的荒煤气进行裂解。
[0032]本实用新型的防堵塞装置10可有效防止焦油对地下出气钻孔的堵塞，可保证地下气化炉稳定运行。本实用新型还提供一种地下煤气化系统，其包括防堵塞装置10及气化装置，防堵塞装置10的结构及具体工作原理在此不再赘述。
[0033]综上所述，本实用新型的点火装置和地下煤气化系统至少具有以下的优点:
[0034](I)在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统中，地下出气管内设有电阻丝，所述电阻丝与电源电连接，所述电阻丝通电后加热流过地下出气管的荒煤气至荒煤气中的焦油裂解，相对于现有技术，不需要停止出气工作、也不会对环境造成污染，具有环保无污染、效率高、无需停止出气、降低荒煤气焦油含量的优点，此外还提升了荒煤气中的有效组分。
[0035](2)在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统一个实施例中，电阻丝不工作时，上升下降机械除焦件，温度感应器对地下出气管不同深度温度的监测，为气化工艺运行提供可靠的参数，同时也会清除地下出气管管壁上的焦油。此外采用热电偶作为温度感应器具有装配简单、更换方便、抗震性能好、测量精度高、测量范围大、热响应时间快、机械强度高，耐压性能好、耐高温可达2800摄氏度、使用寿命长的优点。
[0036](3)在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统一个实施例中，采用的顶盖上具有密封装置，可有效地在气化炉带气运行过程中，开展除焦操作，不影响正常生产，维护操作效率高，成本低。
[0037](4)在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统一个实施例中，在机械除焦件的固定部和活动部间设置卷簧，使机械除焦件不会因材料疲劳而影响使用寿命，保持活动部与地下出气管管壁间的压力，此外在活动部与地下出气管管壁间设置钢刷，使机械除焦件的除焦更加高效。
[0038](5)在本实用新型的防堵塞装置及地下煤气化系统一个实施例中，由于地上出气管设置在地下出气管地上部分的侧面，铠装护套线直接穿过顶盖与热除焦件连接，可以方便的升降热除焦件，不会使铠装护套线与出气管路的管壁接触，保证了铠装护套线的安全与寿命。
[0039]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种防堵塞装置(10)，用于防止地下出气管(111)因荒煤气中的焦油附着其内壁而堵塞，其特征在于:所述防堵塞装置(10)包括电源(131)及设置于所述地下出气管(111)内的电阻丝(152)，所述电阻丝(152)与电源(131)电连接，所述电阻丝(152)通电后加热流过所述地下出气管(111)的荒煤气使荒煤气中的焦油裂解。
2.根据权利要求1所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述防堵塞装置(10)还包括内出气套管(153)，所述内出气套管(153)设置于所述地下出气管(111)内，且所述电阻丝(152)缠绕于所述内出气套管(153)上。
3.根据权利要求1所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述电阻丝(152)的功率的取值范围为4千瓦至20千瓦。
4.根据权利要求1所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述防堵塞装置(10)还包括机械除焦件(17)，所述机械除焦件(17)设置于所述地下出气管(111)内，其包括活动部(173)，所述活动部(173)与所述地下出气管(111)管壁接触，当所述活动部(173)移动时所述活动部(173)将清除所述地下出气管(111)管壁上的焦油及附着物。
5.根据权利要求4所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述机械除焦件(17)还包括扭簧(175)，所述扭簧(175)的一端相对于所述电阻丝(152)固定，另一端相对于所述活动部(173)固定。
6.根据权利要求2所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述防堵塞装置(10)还包括固定在内出气套管(153)荒煤气流入侧的气体导流罩(155)，所述气体导流罩(155)上设有与内出气套管(153)内部贯通的通孔。
7.根据权利要求1所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述防堵塞装置(10)还包括用于感应所述电阻丝(152)附近温度的温度感应器(153a)、用于接收来自温度感应器(153a)的温度感测信号的信号接收装置(133)，所述温度感应器(153a)与所述信号接收装置(133)电连接，所述温度感应器(153a)设置于所述地下出气管(111)内，所述信号接收装置(133)设置于所述地下出气管(111)外部。
8.根据权利要求1所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述电阻丝(152)与电源(131)通过铠装护套线(135a)中的电线(131a)电连接。
9.根据权利要求8所述的防堵塞装置(10)，其特征在于:所述防堵塞装置(10)还包括与地下出气管(111)内部连通的地上出气管(113)，所述地下出气管(111)在荒煤气流出侧的端部设置顶盖(113a)，所述铠装护套线(135a)穿过顶盖(113a)。
10.一种地下煤气化系统，其特征在于:所述地下煤气化系统包括权利要求1至9任一项权利要求所述的防堵塞装置(10)。
【文档编号】E21B43/295GK204253000SQ201420652701
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】刘淑琴, 付伟贤 申请人:新奥气化采煤有限公司