专利名称：矿井长通道大断面煤炭地下气化的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿井长通道大断面煤炭地下气化，尤其适合于报废矿井煤炭资源的地下直接气化。
近几十年来，国内外大都采用无井式气化工艺进行煤炭地下气化技术的研究和开发利用。由于受气化通道贯通技术水平的限制，无井式气化炉气化通道直径小(0.08m左右)，长度短(＜100m)，因此，无井式气化炉炉型小，供风阻力大，稳定产气能力差，建炉和运行费用高，产气量小，服务时间短，煤气成本高。因而使煤炭地下气化技术一直难以走向商业化应用的道路。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化的目的是提供一种适合于报废矿井回收煤炭资源，施工简单方便，能够实现商业化生产的煤炭地下气化工艺。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化，由风机房、测控室、燃烧塔、冷却池、洗涤塔、空喷塔、放空塔、流量计、阀门、输气管、鼓风机、气化炉等设施来实现，其特征在于在矿井报废煤层中建立长2通道的大断面地下气化炉，把矿井遗弃的煤炭直接气化；气化炉进排气孔位于煤层底板或打倾斜孔沿煤层钻进，整个钻孔深度放有套管；气化炉上钻有测温孔、蒸气孔，开拓煤巷将进气孔、排气孔连通构成气化通道，气化通道内设有辅助通道、煤堆和点火器。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化，气化通道施工利用矿井常规煤巷掘进技术。气化通道位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面在2.5～4m2之间，长度一般应大于150米，支护取决于煤层松散程度和地压情况，可采用锚杆，砼棚、钢支架支护或混合支护。辅助通道位于气化通道底部，由普通砖砌成的方形花墙通道，与进气孔下放的钢管直接相连，构成单独进风通道。辅助通道中约10米设置一个小煤堆，气化通道中约10～20米设置一个煤堆，其断面积占气化通道断面的1/3～1/2。
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化能够利用报废矿井现有技术和物质条件，实现煤炭地下气化，施工简单易行，单炉产气量大，能够充分利用煤气的显热，提高煤气中CH4的含量，提高煤气值和气化效率，煤气成本低，能充分回收和利用报废矿井的煤炭资源，具有广泛的实用性。
附图是本发明煤炭地下气化工艺系统示意图。
风机房1、测控室2、燃烧塔3、冷却池4、洗涤塔5、空喷塔6、放空塔7、流量计8、阀门9、输气管10、进气孔11、测温孔12、蒸汽孔13、风机14、出气孔15、U型管16、地下气化炉17、气化煤层18、煤堆19、辅助通道20、密封墙21、鼓风机22、气化通道23、鼓风机24。
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步说明本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化，在矿井报废煤层中建立长通道大断面地下气化炉17，将矿井遗弃的煤炭直接气化。在矿井内选择适合的煤层，由地面施工进气孔11，排气孔15，由井下掘进煤巷，将进排气孔连接起来，作为气化通道23，在气化通道内布置辅助通道20、煤堆19和点火器等，构成地下气化炉17；地面由净化系统和送气管路，即风机房1、测控室2、燃烧塔3、冷却池4、洗涤塔5、空喷塔6、放空塔7、流量计8、阀门9、输气管10、鼓风机24组成地下气化站。气化炉煤层18点火后，通过鼓风机22、24调节鼓风量，鼓风压力、鼓风位置、气化剂成分等参数，控制煤气质量及产量。进排气孔由普通钻探技术实施，整个钻孔深度需放套管，其直径取决于煤气产量。进排气孔11、15，一般位于煤层底板或打倾斜孔沿煤层钻进，必要时用岩巷将其与气化通道23相连，气化通道23位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面在2.5～4m2之间，支护取决于煤层松散程度和地压情况，可采用锚杆、砼棚、钢支架支护或混合支护。掘进口设有密封墙21，通道长度视煤层赋存条件而定，一般应大于150米。气化炉17上钻有测温孔12。蒸气孔13，辅助通道20位于气化通道23底部中间，由普通砖砌成方形通道，两侧为花墙，其断面积约为0.2×0.2m2，辅助通道20中每隔10m放置一个小煤堆。辅助通道上还连有一根由进气孔下放的钢管，构成单独的进风通道。气化通道中的煤堆每隔10～20米放置一个，断面积占气化通道断面的1/3～1/2，选择一些煤质较好的大块煤堆砌。点火器由2kW的普通电炉制成，距进气孔15米开始，每隔10米设置一组，一般需设置3组，每组2个电炉组成，用电缆从进气孔11引到地面与点火开关接通。在点火器上面先放一层易燃煤球，再放一层木柴，最上面放一层优质大块煤，其整体高度与所设置的煤堆高度相近。
点火前先鼓风，调节风量，使气化通道里风速保持1m/s左右，并测量排气孔排出气体的瓦斯浓度，在爆炸极限以下时方可合闸，先合第三组点火器(离进气孔最远的)，依次是第二组、第一组，时间间隔约为1小时。点火后，通过调节风量、风压、供风点位置、气化剂成分(空气、富氧、纯氧、水蒸汽等)、供风方向等参数，稳定和提高出口煤气热值。通过由不同的位置加适量的水，控制燃烧区的位置，提高煤气热值。
权利要求
1.矿井长通道大断面煤炭地下气化，由风机房(1)、测控室(2)、燃烧塔(3)、冷却池(4)、洗涤塔(5)、空喷塔(6)、放空塔(7)、流量计(8)、阀门(9)、输气管(10)、鼓风机(24)和气化炉来实施，其特征在于在矿井报废煤层中建立长通道的大断面地下气化炉(17)，将矿井遗弃的煤炭直接气化；气化炉(17)进排气孔位于煤层地底板或打倾斜孔沿煤层钻进，整个钻孔深度放有套管；气化炉(17)上钻有测温孔(12)，蒸气孔(13)；开拓煤巷将进气孔(11)、排气孔(15)连通构成气化通道(23)，气化通道(23)内设有辅助通道(20)、煤堆(19)和点火器。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化，其特征在于气化通道(23)位于煤层中部，沿煤层掘进，其断面在2.5～4m2之间，长度一般应大于150米，其支护可采用锚杆、砼棚、钢支架支护，或混合支护。
3.根据权利要求1所述的煤炭地下气化，其特征在于辅助通道(20)位于气化通道底部，由普通砖砌成的方形花墙通道与进气孔(11)下放的钢管直接相连，构成单独进风通道。
4.根据权利要求1所述的煤炭地下气化，其特征在于辅助通道中约10米左右放置一个煤堆；气化通道中约10～20米设置一个煤堆，其断面积占气化通道断面的1/3～1/2。
全文摘要
本发明矿井长通道大断面煤炭地下气化，在矿井内废煤层中建立长通道大断面地下气化炉，将矿井遗弃的煤炭直接气化。本发明由地面施工进排气孔，在井下掘进煤巷，连接进排气孔作为气化通道，气化通道内布置有辅助通道、煤堆、点火器等，构成气化炉；地面由风机房、净化系统和送气管路构成地下气化站。其施工简单易行，单炉产气量大，煤气成本低，能充分回收和利用报废矿井的煤炭资源，具有广泛的实用性。
文档编号E21B43/00GK1121138SQ94111480
公开日1996年4月24日 申请日期1994年10月15日 优先权日1994年10月15日
发明者余力, 梁杰, 张维廉, 余锋 申请人:中国矿业大学