点火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点火装置，其包括燃料储存罐和控制装置。所述点火装置还包括由控制装置控制的磁控管和保护装置，所述燃料储存罐内装有燃料，所述磁控管和所述燃料储存罐设置在所述保护装置内部，所述磁控管产生的微波可加热燃料储存罐内的燃料燃烧。本实用新型还提供一种地下煤气化系统，本实用新型的点火装置和地下煤气化系统具有结构简单、点火安全可靠的优点。
【专利说明】点火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】，特别是一种点火装置及一种地下煤气化系统。
【背景技术】
[0002]煤地下气化是一种融多学科为一体的综合性能源生产新技术，属第二代采煤方法，其任务是将地下煤资源原地转化为可燃气体。煤地下气化的首要条件是解决煤层的点燃，一旦煤层点燃后，进行气化，再加以有效的控制利用，就可以实现稳定产气。压力、地下水等各种不可预知条件的存在，给煤层点火带来了许多困难，采用适合的点火工艺及装置将会给煤地下气化的发展带来举足轻重的作用。
[0003]然而，现有的焦炭点火、电点火和化学点火等技术及装置都各自存在相应不足，适应性弱，往往因地质条件不好或操作不当等原因导致点火失败，或存在爆炸风险，增加了点火困难和运行成本。
[0004]现有的一种点火装置，以燃气为原料，设置氧气进气管、燃气进气管，通过布置在喷头的点火针将燃料点燃。该点火装置以燃气为原料，需设置氧气管与燃气管，持续输送燃料，结构复杂。此外，由于燃气通过输送的方式到达点火处，存在爆炸风险，且采用点火针点火容易造成点火失败。
实用新型内容
[0005]本实用新型目的在于提供一种点火装置和一种地下煤气化系统，具有结构简单、点火安全可靠的优点。
[0006]为达上述优点，本实用新型提供一种点火装置，其包括燃料储存罐和控制装置。所述点火装置还包括由控制装置控制的磁控管和保护装置，所述燃料储存罐内装有燃料，所述磁控管和所述燃料储存罐设置在所述保护装置内部，所述磁控管产生的微波可加热燃料储存罐内的燃料燃烧。
[0007]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述微波点火装置还包括用于传递所述磁控管产生的微波的波导管。
[0008]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述保护装置内侧壁上设有可以反射微波的反射层，所述反射层可将所述波导管传递的微波反射到所述燃料储存罐上。
[0009]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述保护装置包括盖体和主体，所述盖体设置在所述主体的上部，所述保护装置内部为密闭的空间。
[0010]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述保护装置的侧壁上设有若干个保护阀，所述燃料储存罐侧壁上设有若干个燃料阀。
[0011]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述保护阀为单向温度控制阀或单向电控阀，所述保护阀在温度达到第一设定值时自动打开；所述燃料阀为温度控制阀或电控阀，所述燃料阀在温度达到第二设定值时自动打开。
[0012]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述燃料储存罐内的燃料为汽油，所述燃料阀在温度达到600摄氏度时自动打开，所述保护阀在温度达到500摄氏度时自动打开。
[0013]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述点火装置还包括承重件，所述承重件的一端与保护装置连接。
[0014]在本实用新型点火装置的一个实施例中，所述燃料储存罐内的燃料为可燃的液体。
[0015]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点火装置。
[0016]在本实用新型的点火装置及地下煤气化系统中，燃料存放在燃料储存罐内，磁控管产生的微波可点燃燃料，燃料无需运输到达点火处，不仅简化了点火装置的结构，还提升了点火的安全性能，此外，由控制装置控制磁控管发出电磁波，利用燃料在微波作用下受热燃烧的特性实现微波点火，点火稳定可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1所示为本实用新型点火装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]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。
[0019]图1所示为本实用新型点火装置10的结构示意图。请参见图1，本实施例的点火装置10用于点燃地下煤层。点火装置10包括控制装置11、保护装置13、燃料储存罐15、磁控管17和波导管19。控制装置11与磁控管17电连接；燃料储存罐15、磁控管17和波导管19设置在保护装置13内部。
[0020]控制装置11与电源连接(图中未示意)；控制装置11用于控制磁控管17，控制装置11通过导线111与磁控管17电连接，导线111可由耐高温、防水的材料制成。
[0021]保护装置13包括盖体131和主体132。保护装置13内侧壁上设有可以反射微波的反射层，所述反射层可将波导管19传递的微波反射到燃料储存罐15上。具体在本实施例中，盖体131为圆形板状结构，盖体131的朝向主体132的表面上设有可反射微波的反射层，盖体131可由耐高温、高压、防水材料制成。盖体131设置在主体132顶部，盖体131安装在主体132上时保护装置13内部形成密闭的空间。
[0022]盖体131上开设有通孔131a，盖体131上还与承重件131b及转盘131c连接。具体地，通孔131a设置在盖体131的中心位置，通孔131a内具有密封填充物，导线111穿过通孔131a的密封填充物进入主体132内部与磁控管17电连接。承重件132b用于升降保护装置13。承重件132b的一端可固定在盖体131的中心位置，另一端可连接用于升降的装置(图未示)，承重件132b由防火材料制成，最好采用柔性的线绳，柔性的线绳可以灵活的控制保护装置13的位置；承重件132b也可以采用刚性材料。转盘131c可转动，其设置在盖体131的朝向主体132的表面上，转盘131c可通过电机带动以相对于盖体131转动。本实用新型点火装置10中的反射微波的反射层可以是金属材料层。
[0023]主体132为中空的圆桶形结构，主体132的外径小于点火钻孔(图未示)的直径。主体132的外径小于点火钻孔(图未示)的直径25-50毫米(mm)，但不以此为限。主体132可由耐高温、高压的材料制成。主体132内的侧壁表面上可以具有反射微波的反射层，但不以此为限。主体132具有足够的重量可以使主体132克服地下水的浮力，但不以此为限。主体132上具有保护阀132a，保护阀132a均匀分布于主体132的侧壁上，保护阀132a的数量为8个，但不以此为限，实际数量可依实际情况作调整。
[0024]本实用新型点火装置10中的保护阀132a为单向温度控制阀或单向电控制阀，保护阀132a具有通过温度变化自动控制的功能。保护阀132a在主体132内燃料温度到达第一设定值时打开，可以使主体132内部的气体流向外部，需要注意的是，由于保护阀132a为单向阀门，主体132外部的气体或液体不能流向内部。在本实用新型中，所述第一设定值为500摄氏度，即保护阀132a在主体132内燃料稳定到达500摄氏度时打开。主体132内侧壁上也可设有可反射微波的反射层。
[0025]燃料储存罐15为圆桶形的燃料容器，其具有可以加注燃料的注入口(图未示)，燃料储存罐15加注燃料后可以封闭，燃料储存罐15既不通气也不通水。燃料储存罐15由耐高温的材料制成，燃料储存罐15上设置有燃料阀151及连接件152。燃料阀151均匀分布于燃料储存罐15的侧壁上，燃料阀151的数量为4个，但不以此为限，实际数量可依实际情况作调整。燃料阀151为温度控制阀或电控阀，燃料阀151在燃料储存罐15的侧壁温度达到第二设定值时打开。
[0026]具体在本实施例中，燃料阀151为单向温度控制阀，可以使燃料储存罐15内部的气体或液体流向外部，不能回流至燃料储存罐15的内部。在本实用新型的点火装置10中，所述第二设定值为600摄氏度，即燃料阀151在燃料储存罐15内燃料的温度达到600摄氏度时打开。需要注意的是，所述第一设定值和所述第二设定值的大小可依照实际情况作调難
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[0027]在本实施例中，燃料储存罐15内的燃料为汽油，但不以此为限。汽油的闪点相较于煤油和柴油更低，汽油相较于煤油和柴油更容易点燃。燃料储存罐15内的燃料可以是煤油、柴油、其他可燃的液体和液化气。燃料储存罐15内的燃料也可以是固体燃料或气体燃料。
[0028]连接件152为杆状结构，连接件152有两根，连接件152可以是金属材料制成。连接件152用于将燃料储存罐15安装至盖体131的转盘131c朝向主体132的表面。连接件152的一端与转盘131c可以旋转的部分连接，另一端连接到燃料储存罐15的顶部，燃料储存罐15可与转盘131c可以旋转的部分连接一同旋转。
[0029]磁控管17和波导管19设置在保护装置13的内部。磁控管17固定在主体132内的底部中间位置。磁控管17与控制装置11电连接，磁控管17能产生频率非常高的微波。波导管19固定在主体132内的侧壁上。波导管19用于将磁控管17产生的微波传送至主体132的上部，盖体131在波导管19侧的表面反射微波到燃料储存罐15上。通过波导管19微波可以以极小的损耗被传送到目的地；波导管19的内径与磁控管17产生的微波波长相对应。设置波导管19是为了将微波更加集中的传递到燃料储存罐15上以增强微波加热效率。
[0030]本实用新型点火装置10中可以在燃料储存罐15和保护装置13内设置温度感应装置(图未示)，可以通过控制装置11监控燃料储存罐15和保护装置13内的温度变化。由于盖体131的靠近波导管19的表面上设有可反射微波的反射层，所述反射层可将微波反射到燃料储存罐15上，使得燃料受热均匀增加微波热效率。点火装置10的导线111和承重件132b的一部分、保护装置13、燃料储存罐15、磁控管17和波导管19需要放入点火钻孔中进行地下点火。
[0031]本实用新型的点火装置10可以按以下三个步骤进行装配，但不以此为限:
[0032]第一步，在燃料储存罐15上安装燃料阀151，在主体132上安装保护阀132a、磁控管17及波导管19，在控制装置11上安装导线111 ；
[0033]第二步，在盖体131的通孔131a上安装密封填充物、导线111，在盖体131上安装承重件132b、转盘131c，将连接件152连接于转盘131c和燃料储存罐15之间，给燃料储存罐15加注汽油；
[0034]第三步，将导线111与磁控管17连接，将盖体131盖上于主体132上。
[0035]本实用新型点火装置10进行点火时，电力系统需地面调试正常方可将点火装置10地下部分放入点火钻孔。通过调节承重件132b的长度控制点火装置10进入点火钻孔的深度，点火装置10地下部分在放入过程中可能会遇到水的浮力作用，主体132具有足够的自重可以克服地下水产生的浮力；也可以在点火装置10地下部分下放过程中，按照点火操作工艺需要加压将点火钻孔内水体压入地层或抽出地下水，点火装置10地下部分可随地下水下降逐步放至设定位置。
[0036]根据工艺操作过程，将点火钻孔内水体完全压入地层或抽出地下水，将点火钻孔内水体完全压入地层的方式时需要先密封点火钻孔孔口，向点火钻孔内注入高压空气，高压空气可以将地下水完全压入地下，此外高压空气可以为点火工作提供必要的氧气；当周边环境满足点火条件时，启动地面控制控制装置11的电源，通电后磁控管17将电能转化为微波能；当磁控管17按照特定频率发射出微波能时，微波通过波导管19传递到盖体131靠近波导管19的表面的反射层上，盖体131反射微波到燃料储存罐15上；燃料储存罐15随转盘131c转动均匀的接收微波，燃料储存罐15腔内燃料分子以快速变化频率进行振荡运行。
[0037]由于燃料中分子在高频磁场中发生震动，分子间相互碰撞、磨擦而产生热能，结果致使燃料被加热，随着燃料持续受热，燃料在燃料储存罐内体积发生膨胀并逐渐变成气态，当燃料储存罐15内部温度达到600°C后，燃料阀151自动打开，受热膨胀燃料气体进入主体132内，此过程将持续至燃料储存罐15内燃料完全释放；燃料气体进入主体132内后，由于微波在反射层的反射下持续受热膨胀；当主体132内燃料温度达到500°C时，保护阀132a将打开，受热膨胀的燃料将随着保护阀132a打开喷射而出，并与点火钻孔内存在的氧气进行混合，此时，随着微波持续加热，进入到点火钻孔内的高温燃料气体越来越多，使得混合气体达到着火点而被点燃，燃料着火后将从保护阀132a处产生喷射状的火焰，喷射状火焰与煤层接触后将周边煤层点燃，从而实现煤层的点火。
[0038]在将煤层点燃后，根据工艺需求，可通过控制装置11切断磁控管17电源再将点火装置10的地下部分通过承重线132b提出点火钻孔，由于保护阀132a具有单向阀的功能点火钻孔内的灰尘、气体、液体不会进入保护阀132a到达保护装置13的内部，保证了点火装置10内的清洁、无污染，可以有效的保证点火装置10的使用寿命。点火装置10通过重新注入燃料可重复使用，装置所有部件不会残留在点火孔内，对点火钻孔进一步使用及后续操作无影响。
[0039]需要说明的是，在本实用新型点火装置的另一实施例中，也可省略燃料阀和保护阀。除应用于地下点火外，本实用新型点火装置10也可作为地上点火工具。
[0040]本实用新型还提供一种地下煤气化系统，其包括点火装置10，点火装置10的结构及具体工作原理在此不再赘述。
[0041]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:
[0042]1.在本实用新型的点火装置及地下煤气化系统中，燃料存放在燃料储存罐内，磁控管产生的微波可点燃燃料，燃料无需运输到达点火处，不仅简化了点火装置的结构，还提升了点火的安全性能，此外，由控制装置控制磁控管发出电磁波，利用燃料在微波作用下受热燃烧的特性实现微波点火，点火稳定可靠。
[0043]2.在本实用新型的点火装置及地下煤气化系统的一个实施例中，点火装置具有安装简便、安全可靠、可以预先安装的优点。此外，点火装置通过承重件放入点火钻孔，采用承重件控制点火位置更加灵活、准确。点火完成后，可通过承重件将点火装置从点火钻孔内提出，点火装置不会残留于点火钻孔内，避免堵塞点火钻孔。
[0044]3.在本实用新型的点火装置及地下煤气化系统的一个实施例中，燃料阀为温度控制阀或电控阀，燃料阀在温度达到第二设定值时自动打开，保护阀为单向温度控制阀或单向电控阀，保护阀在温度达到第一设定值时自动打开，保护装置内部的气体可以流到外部，保护装置外部的气体不可以流到内部。由于保护装置外部的气体不可以流到内部，点火装置的地下部分回收时，点火钻孔内的灰尘、气体、液体不会进入保护阀到达保护装置的内部，保证了点火装置的清洁、无污染，可以有效的保证点火装置的使用寿命。
[0045]4.在本实用新型的点火装置及地下煤气化系统的一个实施例中，保护装置的内部为密闭的空间，保护装置用于保护磁控管、波导管和燃料储存罐不受地下水、地下高压影响，从而点火装置在安装、拆除和使用中不会受地下水和压力的影响，保证了点火装置点火的可靠性。
[0046]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】
1.一种点火装置(10)，其包括燃料储存罐(15)和控制装置(11)，其特征在于:所述点火装置(10)还包括由控制装置(11)控制的磁控管(17)和保护装置(13)，所述燃料储存罐(15)内装有燃料，所述磁控管(17)和所述燃料储存罐(15)设置在所述保护装置(13)内部，所述磁控管(17)产生的微波可加热燃料储存罐(15)内的燃料燃烧。
2.根据权利要求1所述的点火装置(10)，其特征在于:所述微波点火装置(10)还包括用于传递所述磁控管(17)产生的微波的波导管(19)。
3.根据权利要求2所述的点火装置(10)，其特征在于:所述保护装置(13)内侧壁上设有可以反射微波的反射层，所述反射层可将所述波导管(19)传递的微波反射到所述燃料储存罐(15)上。
4.根据权利要求1所述的点火装置(10)，其特征在于:所述保护装置(13)包括盖体(131)和主体(132)，所述盖体(131)设置在所述主体(132)的上部，所述保护装置(13)内部为密闭的空间。
5.根据权利要求4所述的点火装置(10)，其特征在于:所述保护装置(13)的侧壁上设有若干个保护阀(132a)，所述燃料储存罐(15)侧壁上设有若干个燃料阀(151)。
6.根据权利要求5所述的点火装置(10)，其特征在于:所述保护阀(132a)为单向温度控制阀或单向电控阀，所述保护阀(132a)在温度达到第一设定值时自动打开；所述燃料阀(151)为温度控制阀或电控阀，所述燃料阀(151)在温度达到第二设定值时自动打开。
7.根据权利要求6所述的点火装置(10)，其特征在于:所述燃料储存罐(15)内的燃料为汽油，所述燃料阀(151)在温度达到600摄氏度时自动打开，所述保护阀(132a)在温度达到500摄氏度时自动打开。
8.根据权利要求1所述的点火装置(10)，其特征在于:所述点火装置(10)还包括承重件(131b)，所述承重件(131b)的一端与保护装置(13)连接。
9.根据权利要求1所述的点火装置(10)，其特征在于:所述燃料储存罐(15)内的燃料为可燃的液体。
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点火装置(10)。
【文档编号】F23Q2/16GK204227457SQ201420539475
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】康燕花, 高宝平 申请人:新奥气化采煤有限公司