一种喷嘴及气化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤炭地下气化领域，更具体地，涉及一种喷嘴及气化方法。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化技术是一种新兴的煤化工技术，其中注入点后退技术由于具有良好的可控性，并可有效减少钻孔数量，受到广泛的关注。用该技术进行煤炭气化的过程中，通过注气管向煤层的气化通道中注入含氧气体，含氧气体从注气管的喷嘴中喷出与周围煤层发生反应，伴随着高热量的产生，受到气化炉压力、喷嘴周围氧浓度以及喷嘴前灰渣阻碍等因素影响，容易造成注气管和喷嘴熔化或损坏，进而影响气化过程的连续性和稳定性。
[0003]中国专利201420299991.3公开了一种煤炭地下气化用喷嘴，所述喷嘴包括喷嘴本体，喷嘴本体内开设有主出气孔，侧壁上还开设有与主出气孔连通的侧向出气孔。虽然其通过从侧向出气孔喷出气化剂，但是仅可阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，不能解决喷嘴本身高热问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种可解决喷嘴本身高热，避免喷嘴损伤的喷嘴。
[0005]本发明所要解决的另一技术问题是提供一种煤炭地下气化方法。
[0006]为实现上述发明目的，本发明的喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体为套管结构，包括截面为环状的中心管和外环套管，中心管和外环套管的末端采用渐缩式锥形结构，形成喷嘴顶帽，喷嘴顶帽上设有与中心管连通的注气口，所述外环套管的侧壁上设有多个喷水孔。
[0007]优选的，所述喷嘴还包括有注水管和注气管，所述注水管和外环套管连通，所述注气管和中心管连通。
[0008]优选的，所述注水管上设有水压检测装置。
[0009]优选的，所述注水管通过连接套和外环套管相连通，所述注气管通过连接套的缝隙与中心管连通。
[0010]优选的，所述喷嘴还包括有至少一个热电偶导线，所述热电偶导线的测温点设置在中心管上。
[0011]优选的，所述在喷嘴顶帽上的注气口外周缘上设有多个喷水孔。
[0012]针对本发明注入方法，包括:在气化过程中，在中心管中通入含氧气化剂，在外环套管中通入水或水溶液，所述水或水溶液从外环套管侧壁的喷水孔进入气化炉。
[0013]优选的，在气化过程中，检测到喷嘴温度超过100°C时，进一步检测地下气化炉出口的煤气组分的变化。
[0014]如果煤气组分下降小于10%，增加注水量。
[0015]如果煤气组分下降大于等于10%，向后移动喷嘴位置。
[0016]优选的，增加的注水量为正常注水量的10% -30%。
[0017]优选的，该方法还包括:预设一正常压力值和一异常压力值；在气化过程中，通过注水管向外环套管输送水或水溶液，检测所述注水管中水的实际压力值，当实际压力值达到异常压力值时，增加10%-30%的注水量和/或向后移动喷嘴位置，直到实际压力值恢复到正常压力值。
[0018]优选的，该方法还包括:所述异常压力值为正常压力值的110%。
[0019]优选的，该方法还包括:注入气化炉的水量可以在气化炉需水量V的±30%范围内波动。
[0020]本发明的有益效果在于:由于本发明采用中心管和带孔的外环套管的喷嘴结构，使注水与冷却一体化完成，不但有效提供水煤气反应所需要的水，同时这些水可以有效带走热量，冷却喷嘴，提高了喷嘴的使用寿命。另外，通过同时检测喷嘴处的温度变化、煤气组份变化和注水管中的水压变化来推测喷嘴的受热情况，并根据受热情况实时调整气化工艺，能更有效的保护喷嘴。
【附图说明】
[0021]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0022]图1是本发明喷嘴第一实施例的结构示意图；
[0023]图2是本发明喷嘴第一实施例注入管和喷嘴本体连接处的结构示意图；
[0024]图3是本发明喷嘴第一实施例喷嘴顶帽的结构示意图；
[0025]图4是本发明喷嘴第二实施例和第三实施例注入管和喷嘴本体连接处的结构示意图；
[0026]图5是本发明喷嘴第二实施例和第三实施例喷嘴顶帽的结构示意图；
[0027]图6是本发明喷嘴第四实施例的结构示意图；
[0028]图7是本发明喷嘴第四实施例注入管和喷嘴本体连接处的结构示意图；
[0029]附图标记说明
[0030]10喷嘴本体 11中心管 12外环套管
[0031]13喷嘴顶帽 14注气口15、16喷水孔
[0032]17测温点20注入管21注气管
[0033]22注水管 23热电偶导线24水压检测装置
[0034]25连接套26连接管
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0036]在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指说明书附图中所示的方向。
[0037]请参考图1和图2，本发明喷嘴包括喷嘴本体10，喷嘴本体10为套管结构，包括截面为环状的中心管11和外环套管12，中心管11和外环套管12的末端采用渐缩式锥形结构，形成喷嘴顶帽13，喷嘴顶帽13上设有与中心管11连通的注气口 14，所述外环套管12的侧壁上设有多个喷水孔16。
[0038]其中，中心管11为含氧气化剂通道，外环套管12为冷却水通道，如图3所示，注气口 14设置在喷嘴顶帽13的正对中心管喷嘴的位置。
[0039]此外，还可以在喷嘴顶帽13的注气口 14的外周缘上设置有多个喷水孔15，虽然在外环套管12的侧壁上设置有多个喷水孔16，已经可以实现本发明的目的，但在喷嘴顶帽13上再设置多个喷水孔15，可以进一步提高本发明的冷却效果。
[0040]该喷嘴还包括注入管20，通过焊接或者丝扣的方式连接到喷嘴本体10，该注入管20内设置有注气管21、注水管22和至少一个热电偶导线23。该注水管22通过连接套25与外环管套12连接，用于将气化和冷却所需要的水或水溶液(水溶液指含水液体，下文中统称为“水”)输送到外环管套12中，所述水通过外环管套12侧壁上的喷水孔16和喷嘴顶帽13上的喷水孔15喷出。该注气管21通过连接套25的缝隙与中心管11连接，用于输送含氧的气化剂。
[0041 ] 所述该注水管22上设置有水压检测装置24，水压检测装置24将注水管22中的水压力值传送到地面水压控制系统和/压力显示装置中。注入管20中的热电偶导线23的一端连接到喷嘴本体13上的中心管11，形成测温点17，另一端连接到地面的温度控制系统和
/或温度显示装置中。
[0042]需要指出的是，设置在喷嘴顶帽13上的喷水孔数量是可以变化，优选喷水孔的数量是6?12个，设置在外环套管12侧壁上的喷水孔数量是可以变化，优选喷水孔的数量是4?6列，喷嘴顶帽13上和其外环套管12侧壁上的喷水孔分布方式可以是均匀分布也可以是不均匀分布，优选为均匀分布方式。
[0043]在气化煤层时，通过注气管21将含氧气体注入气化炉中，通过注水管22注水到外环套管12