一种气化剂输送管及其地下燃料气化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种输送管及其燃料气化系统，尤其涉及一种气化剂输送管及其地下燃料气化系统。
【背景技术】
[0002]根据中国煤田地质总局(1999)统计，我国埋深2000m以浅的煤炭资源量共计45521.04亿吨。其中:埋深100m以浅的煤炭资源量为18440.48亿吨，其中可靠级9169.10亿吨，占预测总量的40.5% ;埋深1000-1500m的为13403.75亿吨，其中可靠级6676.91亿吨，占预测总量的29.4%;埋深1500-2000m的为13676.81亿吨，其中可靠级3292.29亿吨，占30.1%。深部资源(1000m以深)占我国煤炭资源储量的59.5%，其中大部分分布在新疆和内蒙古自治区。深部煤炭资源由于受地温和冲击地压等因素的影响，开采技术、安全性、经济性难以保证。利用煤炭地下气化技术可以实现深部煤炭资源的开发，将为深部煤炭资源的开采利用开创一条新的途径。
[0003]煤炭地下气化是一种高效清洁利用低品质煤炭资源的能源转化技术，就是将处于地下的煤炭直接进行有控制地燃烧，通过对煤(油或油岩层)的热作用及化学作用而产生可燃气体的过程。
[0004]煤炭地下气化燃料层不能移动，而是要依靠气化工作面的移动而保持气化过程的连续，同时，要将含碳较高的固态煤转化成含氢高的气态能源，通常是添加水蒸气，但煤层在地下百米甚至千米以下，地面水蒸气到达地下后又冷凝成水，难以参加气化反应；在地下气化炉出口煤气中含有大量的水蒸气，在地面冷凝后成为污染废水，同时在地下气化燃空区抽提处理时也会产生大量的污染废水。
[0005]现有技术:美国CRIP (Controlled Retract1n Inject1n Point)工艺，参见图1。该工艺中，生产井为直井，注入井为连通了生产井的定向井，一旦井之间的通道建立起来后，单通道的气化剂输送管直接将高温蒸汽状的气化剂送到气化工作面，注入到井末端在煤层内的水平段处开始进行气化反应，当反应腔附近的煤燃烧用尽后(通过煤气组分测量仪确认)，注入点就被收回，新的气化反应区就又形成(此时需要重新点火)。通过该方法，就可以实现控制注气点随着气化工作面的后退而向后移动。
[0006]现有技术中，由于必须将水加热成高温水蒸汽(温度高于100摄氏度)，再将高温水蒸汽与氧气混合生成高温蒸汽状的气化剂，然后，将高温蒸汽状的气化剂从地面输送到地下进行气化反应生产合成气，所以，需要消耗大量的热能，同时还消耗很大的外部压力能将高温蒸汽状的气化剂压入地下，大大增加了生产成本。由于煤层中气化炉的地下煤层气化反应区在距离地表300米以深的地方，任何气化剂的输送必须借助深埋于地层的管道，然而管道处于地层中，无法对管道实施保温措施，且管道在伸入到煤层的行程中，还需经过若干含水层，所以，管道的管壁与高温蒸汽状的气化剂之间的温差极大。综合上述原因，高温蒸汽状的气化剂在经过管道流动到地下煤层气化反应区的过程中，必然会损失大量的热量，这些热量通过管壁扩散到地层白白地浪费掉。因此，当高温蒸汽状的气化剂通过气化炉的进气口到达煤层气化反应区时，其中一部分高温蒸汽状的气化剂散热后温度低于10摄氏度变为水和从水分离出的氧气，失去了高温蒸汽状的气化剂的功能，当这部分液态水在煤层气化反应区通过煤层燃烧重新加热再与氧气结合成气化剂参与气化反应时，煤层气化反应区将消耗大量的能量，这样，会导致气化工作面温度降低而使气化反应速率减小。
[0007]现有技术中的CRIP工艺，由于后退注气点建立新的煤层气化反应区的时刻确定在煤层气化反应区的煤层燃尽之后(仅根据煤气组分测量仪测得的煤气组分及含量进行确认)，每后退一次注气点建立新的煤层气化反应区都要重新点燃新的煤层气化反应区中的煤层，点火的过程占去了相当长的生产燃气的时间，大大降低了燃气生产的效率。将煤层气化反应区的进气管道后退不是连续稳定的过程，而是长距离(20米以上)，控制过程和指标不明确。
[0008]现有技术中，对煤气冷凝析出的大量污水未经任何处理直接通入气化炉，将会对气化炉产生一定的负面影响，影响气化炉的正常燃烧和气化，严重的时候将会导致气化炉熄灭。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型要解决的第一个技术问题是提供一种地下燃料气化方法，该方法不必消耗外部压力能就可将水输送到地下燃料气化反应区，仅消耗少量的外部压力能就可将助燃气输送到地下燃料气化反应区，不需要热量就可在地下燃料气化反应区中将水和助燃气混合形成雾状气化剂，实现地下气化过程的正常和稳定，大大降低生产成本。
[0010]本实用新型要解决的第二个技术问题是提供一种气化剂输送管，该气化剂输送管不必消耗外部压力能就可将水输送到地下燃料气化反应区，仅消耗少量的外部压力能就可将助燃气输送到地下燃料气化反应区，不需要热量就可在地下燃料气化反应区中将水和助燃气混合形成雾状气化剂，实现地下气化过程的正常和稳定，大大降低生产成本。
[0011]本实用新型要解决的第三个技术问题是提供一种地下燃料气化系统，该系统不必消耗外部压力能就可将水输送到地下燃料气化反应区，仅消耗少量的外部压力能就可将助燃气输送到地下燃料气化反应区，不需要热量就可在地下燃料气化反应区中将水和助燃气混合形成雾状气化剂，实现地下气化过程的正常和稳定，大大降低生产成本。
[0012]就方法而言，为了解决上述技术问题，本实用新型的地下燃料气化方法是，将水和助燃气分别连续地输送到地下燃料气化反应区，利用水从地面到地下之间的压力势能将输送到地下燃料气化反应区中的水进行雾化，将雾化后生成的水汽与输送到地下燃料气化反应区中的助燃气混合形成雾状气化剂，雾状气化剂在地下燃料气化反应区中与地下燃料通过燃烧加热进行气化反应生成燃气，将生成的燃气排出。
[0013]输送到地下燃料气化反应区的水是净水或污水或由净水和污水混合后的水。所述污水是燃气排出后经冷凝析出的冷凝水、在施工中产生的地面污水、煤气净化和燃空处理产生的污水、非饮用地下水和/或自然降水，所述自然降水是雨水和雪水，所述污水经净化处理后得到净化水，所述净化水输送到地下燃料气化反应区。所述净化处理是通过污水沉淀和/或过滤的方式进行的。
[0014]以排出的燃气组分和气化反应区的温度为指标，调整气水比和气化反应区注气点后退的时间和速度，实现连续后退和循环气化，从而实现地下气化过程的连续和稳定。
[0015]本实用新型的地下燃料气化方法与现有技术相比具有以下有益效果。
[0016]1、本技术方案由于采用了将水和助燃气分别连续地输送到地下燃料气化反应区，利用水从地面到地下之间的压力势能将输送到地下燃料气化反应区中的水进行雾化，将雾化后生成的水汽与输送到地下燃料气化反应区中的助燃气混合形成雾状气化剂，雾状气化剂在地下燃料气化反应区中与地下燃料通过燃烧加热进行气化反应生成燃气，将生成的燃气排出的技术手段，所以不必消耗外部压力能就可将水输送到地下燃料气化反应区，仅消耗少量的外部压力能就可将助燃气输送到地下燃料气化反应区，不需要热量就可在地下燃料气化反应区中将水和助燃气混合形成雾状气化剂，实现地下气化过程的正常和稳定，大大降低生产成本。
[0017]2、本技术方案由于采用了输送到地下燃料气化反应区的水是净水或污水或由净水和污水混合后的水的技术手段，所以，不但可变废为宝，节约大量的水资源，而且，有利于保护环境。又由于采用了所述污水经净化处理后得到净化水，所述净化水输送到地下燃料气化反应区的技术手段，所以，可大大减小对气化炉产生的负面影响，不影响气化炉的正常燃烧和气化，避免气化炉熄灭。还由于采用了所述净化处理是通过污水沉淀和/或过滤的方式进行的技术手段，所以，可大大减小对污水进行净化处理的成本。
[0018]3、本技术方案由于采用了以排出的燃气组分和气化反应区的温度为指标，调整气水比和气化反应区注气点后退的时间和速度的技术手段，所以，不但可根据排出的燃气组分确定地下燃料气化反应区中的燃料是否燃尽，而且，还可以根据气化反应区的温度判断出地下燃料气化反应区中的燃料是否仍在燃烧，这样，在地下燃料气化反应区中的燃料快燃尽时且仍处于燃烧状态下，不用重复点火过程，可实现注气点连续后退和连续气化，从而实现地下气化过程的连续和稳定，在提高地下燃料气化反应区中的燃料利用率前提下，提高燃气的生产效率。
[0019]就输送管而言，为了解决上述第二个技术问题，本实用新型的气化剂输送管包括水输送管和气输送管，所述水输送管和气输送管组合在一起，所述水输送管的管腔和