一种管道式荒煤气预冷系统及其预冷方法与流程

本发明涉及煤炭地下气化装置，具体涉及一种管道式荒煤气预冷系统及其预冷方法。

背景技术：

煤炭地下气化过程中，气化剂中的氧气与煤层发生燃烧、气化反应，生成的荒煤气温度可达500～1000℃左右。离开反应区的荒煤气，经集气通道从出气井内流出至地面过程中，通过与通道煤焦、围岩、灰层以及出气井井壁岩层换热后，温度降至350℃左右。如此高温的荒煤气，如果直接进入煤气输送管网，会导致管网产生较大的热应力变形，使得局部管道、管件产生裂纹损坏，不利于煤气管网长期安全运行。因而为了提高高温荒煤气输送的安全性，需要降低荒煤气温度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种管道式荒煤气预冷系统及其预冷方法，其利用水雾容易气化的特点，将冷却水雾化后，直接喷入荒煤气中。当低温水雾遇高温荒煤气后，迅速吸热蒸发，由液相变为气相，从而使荒煤气温度降低，达到对荒煤气预冷却降温的目的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管道式荒煤气预冷系统，其包括：

荒煤气冷却管段，其连接在出气井井口与煤气输送管网之间；

水雾化装置，其包括雾化喷嘴和供水管，所述雾化喷嘴设置在所述荒煤气冷却管段上；该雾化喷嘴的一端置于荒煤气冷却管段内，另一端与供水管的一端连接；

循环水回流装置，其包括循环水泵、循环水管道和水容器；所述循环水泵的进水端与水容器连接，出水端与循环水管道的一端连接；所述循环水管道与所述供水管连接；

温度传感器，其设置在所述荒煤气冷却管段上。

作为优选，所述雾化喷嘴为多个，这些雾化喷嘴沿所述荒煤气冷却管段的轴向和径向均匀分布。

作为优选，所述循环水管道上设置有流量计。

作为优选，所述循环水管道上设置有自动调节阀；所述自动调节阀可根据各传感器测量的数据自动调节循环水的流量。

作为优选，所述温度传感器、流量计、自动调节阀均与控制器电性连接。

作为优选，所述控制器为可编程控制器或单片机。

作为优选，所述流量计为节流式流量计或电磁流量计。

作为优选，所述温度传感器为热电阻式温度传感器。

上述任一项所述的管道式荒煤气预冷系统，其预冷方法如下：

使高温荒煤气从出气井井口流出，进入荒煤气冷却管段；在荒煤气冷却管段内，将增压后的循环冷却水经雾化喷嘴雾化成水雾后直接喷入高温荒煤气中；将预冷后的荒煤气送入煤气输送管网中，送至荒煤气冷却工段进一步冷却后，脱除荒煤气中的水分；脱除的污水被送至水容器中，经循环水泵增压后，由循环水管道送至各出气井供水管中，再经雾化喷嘴重新喷洒至荒煤气中，继续对荒煤气进行预冷。

本发明所提供的管道式荒煤气预冷系统及其预冷方法，采用雾化水降温，增大了与荒煤气换热的相界面，强化了换热效果，减少了因高温煤气直接进入煤气管网，可能导致的管网热力破坏。本发明所提供的管道式荒煤气预冷系统，结构简化，操作简便，效果显著。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的管道式荒煤气预冷系统的结构图。

附图标记说明：

1、荒煤气冷却管段；2、出气井井口；3、煤气输送管网；4、雾化喷嘴；5、供水管；6、循环水泵；7、循环水管道；8、水容器；9、温度传感器；10、流量计；11、自动调节阀；12、控制器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

如图1所示，一种管道式荒煤气预冷系统，其包括：

荒煤气冷却管段1，其连接在出气井井口2与煤气输送管网3之间；

水雾化装置，其包括雾化喷嘴4和供水管5，所述雾化喷嘴4设置在所述荒煤气冷却管段1上；该雾化喷嘴4的一端置于荒煤气冷却管段1内，另一端与供水管5的一端连接；

循环水回流装置，其包括循环水泵6、循环水管道7和水容器8；所述循环水泵6的进水端与水容器8连接，出水端与循环水管道7的一端连接；所述循环水管道7与所述供水管5连接；

温度传感器9，其设置在所述荒煤气冷却管段1上。

具体的，所述管道式荒煤气预冷系统，包括荒煤气冷却管段1、水雾化装置和循环水回流装置。

荒煤气冷却管段1设置在各出气井井口2与煤气输送管网3之间，其一端与出气井井口2连接，另一端与煤气输送管网3连接，可将出气井2流出的高温荒煤气经过冷却降温后送入煤气输送管网3内。

水雾化装置至少包括雾化喷嘴4和供水管5，该水雾化装置可以使增压后的冷却水经供水管5送入雾化喷嘴4，喷洒至高温荒煤气中。雾化喷嘴4设置在所述荒煤气冷却管段1上。雾化喷嘴4的一端置于荒煤气冷却管段1内，另一端与冷却水供水管5的一端连接。雾化喷嘴4的具体数量需要根据荒煤气流量、温度，冷却水温度、流量，雾化喷嘴结构形式等确定。当采用多个雾化喷嘴4时，雾化喷嘴可以沿荒煤气冷却管段的轴向(如图1所示)和径向均匀分布。

循环水回流装置至少包括循环水泵6、循环水管道7和水容器8(该水容器8可以采用循环水池，也可以采用水罐)。该循环水回流装置可以将荒煤气中的水分进行收集，并经循环水泵6加压后，送入循环水管道7内，供高温荒煤气预冷却降温循环利用，可以节约水资源。水容器8用来收集荒煤气中的水分。循环水泵6的进水端与水容器8连接，出水端与循环水管道7一端连接。循环水管道7的另一端与各出气井所述供水管5连接。

上述系统的工作流程为：高温荒煤气从出气井井口2流出，进入荒煤气冷却管段1。在荒煤气冷却管段1内，增压后的循环冷却水经雾化喷嘴4雾化成水雾(尺寸为微米级)后，直接喷入高温荒煤气中。当低温水雾遇高温荒煤气后，迅速吸热蒸发，并由液相变为气相，从而使荒煤气温度降低(如降低至85℃)。预冷后的荒煤气进入煤气输送管网3中，送至荒煤气冷却工段(如洗涤塔，图中未示出)进一步冷却(如冷却至25℃)后，脱除荒煤气中的水分。脱除的污水流出至水容器8(循环水池或水罐)，经循环水泵6增压后，由循环水管道7送至各出气井供水管5中，再经雾化喷嘴4重新喷洒至荒煤气中，继续对荒煤气进行预冷，从而使冷却水得到循环利用。

进一步改进地，管道式荒煤气预冷系统还包括传感器、自动调节阀。传感器分别设在荒煤气冷却管段1上、循环水管道7上，其中荒煤气冷却管段1上至少设置一组温度传感器9，循环水管道7上至少设置一组流量计(或流量传感器)10，分别用来测量高温荒煤气预冷却降温前后的温度、循环水的流量。自动调节阀11设置在循环水管道7上，可根据各传感器测量的数据，经控制器比较计算后，控制调节阀11自动调节循环水的流量。所述流量计10优选采用节流式流量计或电磁流量计。所述温度传感器9优选采用热电阻式温度传感器。

再进一步改进地，管道式荒煤气预冷系统还包括还包括控制器12。各传感器的后端与控制器12输入端电连接。控制器12输出端与自动调节阀11电连接。优选地，控制器12的通信端还与远控操作后台的通信端双向信号电连接，可远程调节循环水的流量和监测系统运行状态。控制器12优选采用可编程控制器或单片机。

上述管道式荒煤气预冷系统及其预冷方法，采用雾化水降温，增大了与荒煤气换热的相界面，强化了换热效果，减少了因高温煤气直接进入煤气管网，可能导致的管网热力破坏。上述管道式荒煤气预冷系统，结构简化，操作简便，效果显著。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。