专利名称：煤炭地下强制氧化点火技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤炭地下气化和煤炭燃烧利用的相关领域，特别涉及一种无井式地 下气化点火工艺技术。
背景技术：
煤炭地下气化过程中，开拓气化通道的首要条件是将煤层点燃。现有技术的点 火方法，都有其缺点，不能适应地质条件不好的气化炉点火的需求。在煤层中点火 方法如果不当，效果很小，特别是在强含水地段的煤层中，更增加了其难度。煤炭 地下气化的点火技术，在有井式地下气化过程中，由于工人可以到气化工作面，所 以点火工作变得简单。无井式地下气化点火过程是在200多米以上深度的钻孔中进 行，还有可能存在地下水，这对点火工作增加了难度。传统的无井式地下气化最常 用的点火方法是炽热的煤块或焦炭点火，而在有大量地下水的情况下，需要采用高 压空气压入点火钻孔，然后用炽热的焦炭或煤块进行点火。但有时并不能将煤层点 燃。大量的煤块和焦炭有可能堵塞钻孔，影响下次的点火工作，增加气化过程的阻力， 继而增加运行费用。而化学点火存在不好控制，且具有爆炸的风险。电点火具有简 单安全的优点，但存在地下水的情况下，在高压下其密封是一个难题，它的持续时 间也很短，并不能保证点燃煤层。因此需要开发一种更适合的点火技术，提高点火 的可靠性和有效性。
为了避免点火过程堵塞钻孔，提高点火的有效性，利用煤炭自燃的特性，采取 增加氧化剂和提供热量的方法来提高煤层自燃的速度。可以解决地下气化点火的需 要，扩大气化炉的规模，增加产量和质量，开创了地下气化点火的新技术。
发明内容
本发明对煤炭自燃的特性进行分析研究，通过人为加强煤炭氧化速度，点燃煤 层，实现地下气化点火。本发明与其他的点火方式相比，可以避免点火失败时堵塞 钻孔，可以预热煤层，提高气化效率，具有很大的优势。
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本发明利用煤炭自燃的特性，人为的进行强制氧化，可以点燃煤层，实现地下 气化的点火。煤田中的煤炭易发生自燃，钻孔中存有大量积水的气化炉适宜选用强 制氧化点火方法，在强制氧化点火过程中，其操作参数对点火的成功至关重要，所 用压力在3. 0 5. 0MPa，优选3. 0 3. 5MPa.而钻孔进气温度控制在300°C 600°C ， 强制氧化点火过程包括热空气强制氧化和氧气强制氧化。点火过程中首先采用空气 作为气化剂，煤层被点燃后，压力控制在1.5 2.5MPa，优选2.0 2. 5MPa，待压力 和温度稳定后，补加氧气，氧气的浓度在60% 98%，在氧化过程中，氧气含量越高， 氧化速度越快，点火效果越理想。
本发明的技术方案是这样的-
煤炭地下气化强制氧化点火技术包括排水、加热、点火过程。其特征在于，强 制氧化点火前，需要将钻孔中的积水排除。加热系统主要由加热装置、进气管道、 出气管道组成。
加热系统中所述的进气管道，上面留有氧气接口，进气管道从孔口至井下20米 为耐高温的不锈钢，20米下为普通钢管，进气管道外部采用包裹一层保温材料外加 一层防护层或涂保温涂料进行保温。
所述的出气管道，装有温度计和压力表，留有取样点。煤层被点燃后，在进气 管道加入氧气，加速煤层的燃烧。
所述的排水采用压力排水的方法，利用加热系统中进气管道，向钻孔内鼓入空 气，压力达到2.0MPa左右时，打开出气管道，气体和水一起排出井外。通过多次的 排水操作，已不能将水排出时，启动加热装置，向进气管道鼓入热空气，并同时将 出气管道的截止阔打开稍许，使孔内的气体循环。通过对孔底加热，将孔底残留的 部分积水通过加热排出孔外，热空气的加入同时具有强制氧化作用。调节出气管道 阀门，观察压力表读数保持孔内压力为3. 0 5.0MPa，优选3. 0 3. 5MPa.并每隔一 段时间取样， 一般间隔1个小时通过取样管进行取样分析，保持高压一段时间，一 般为1 2周时间，扩大煤层的裂隙。经取样分析，若气体中0)2含量超过10%将认为 煤层己被点燃。此时，将截止阀调大，增加进气量，促进燃烧。压力控制在1. 5 2. 5MPa， 优选2.0 2. 5MPa，钻孔进气温度控制在300°C 600°C ，温度最好控制在500'C左右， 并向氧气接口鼓入氧气，使得进气氧气浓度在60% 98%。以加强煤层的燃烧，当煤气热 值达到4.0MJ/Nm3时，认为强制氧化点火成功，进入后续的气化过程。
本发明与已有技术相比达到的有益效果是
1. 强制氧化点火过程，进气通道需要下入钻孔底部，可以将钻孔内的积水进行 预先排除，保证点火的成功；
2. 强制氧化点火不需向钻孔内投入燃料，避免了钻孔的堵塞，对钻孔无影响；
3. 通过鼓入热空气，钻孔内煤层得以预热，有利于点火后的气化，提高气化效
率；
本发明提供一种地下气化的点火技术，该发明可以避免以前点火技术的缺点， 更有效的点火，该技术具有操作简单，点火成功率高，适应含有大量地下水的情况， 并且不会对以后的气化进行造成不利的影响，对钻孔不会造成改变。
图1为本发明强制氧化点火系统图
图中1--热气体接口， 2—氧气接口， 3—进气管道，4一出气管道，5—截止阀， 6—取样管，7--温度计，8—压力表。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
热气体接口 l与气体加热装置相连，将进气管道3下入钻孔底部，氧气管道2接氧 气供气管道，气体从出气管道4排出，通过截止阀5调节孔内的压力，温度计7显示 出口气体的温度，压力表8显示孔内的压力，通过取样管6取出孔内的气体进行检 验。
实施例1
将进气管道3放入钻孔底部后，通过热空气接口 l鼓入高压空气，观察压力表8的 读数，当压力升至2.0MPa左右时，打开井口，高压气体将喷出，将孔底的积水排出。通 过多次的排水操作，己不能将水排出时，启动加热装置，向进气管道3鼓入热空气，并同 时将出气管道4的截止阀5打开稍许，使孔内的气体循环。通过对孔底加热，将孔底残留 的部分积水通过加热排出孔外，热空气的加入同时具有强制氧化作用。调节出气管道阀门 5，观察压力表8读数保持孔内压力为3. 0 3. 5MPa，并每隔1个小时通过取样管6，进行 取样分析，保持高压1 2周时间，扩大煤层的裂隙。经取样分析，若气体中C02含量超
过10%将认为煤层已被点燃。此时，将截止阔5调大，增加进气量，促进燃烧。压力控制 在2.0 2.5MPa，温度控制在50(TC左右，并向氧气接口2鼓入氧气，使得进气氧气浓度 在60% 98%。以加强煤层的燃烧，当煤气热值达到4. 0MJ/Nm3时，认为强制氧化点火成功， 进入后续的气化过程。
权利要求
1. 一种煤炭地下强制氧化点火技术，包括排水、加热、点火三个过程。
2. 根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于排水采用压力排水的方 法。
3 根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于强制氧化点火包括热空 气强制氧化和氧气强制氧化。
4. 根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于向加热系统进气管道3鼓 入热空气，并同时将出气管道4的截止阀5打开稍许，使孔内的气体循环，通过对孔底加 热，将孔底残留的部分积水蒸发排出孔外。
5. 根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于在通过压力扩展裂隙时，保持高压，压力为3. 0 5.画Pa。
6 根据权利要求5所述的强制氧化点火技术，其特征在于在通过压力扩展裂隙时， 保持高压1 2周时间，压力3. 0 3. 5MPa。
7. 根据权利要求1所述的强制氧化点火技术，其特征在于在对煤层加热时，压力 保持为1. 5 2. 5MPa，温度控制在300°C 600°C。
8. 根据权利要求7所述的强制氧化点火技术，其特征在于在对煤层加热时，压力 保持为2. 0 2. 5MPa，温度控制在500'C左右。
9. 根据权利要求1 8所述的任意一种强制氧化点火技术，其特征在于通入氧气加 强煤层的燃烧。
10. 根据权利要求9所述的强制氧化点火技术，其特征在于氧气的浓度为60%-98%。
全文摘要
本发明提供一种煤炭地下强制氧化点火技术。本发明利用煤炭自燃的特性，人为的进行强制氧化，点燃煤层，实现地下气化的点火，包括排水、加热、点火过程。排水采用压力排水的方法。通过多次的排水操作后，启动空气加热装置，加热系统主要由加热装置、进气管道、出气管道组成。然后，通入氧气加强煤层燃烧。强制氧化点火过程包括热空气强制氧化和氧气强制氧化。当煤气热值达到4.0MJ/Nm<sup>3</sup>时，认为强制氧化点火成功，进入后续的气化过程。本发明可以避免点火失败时堵塞钻孔，可以预热煤层，提高气化效率，具有很大的优势。
文档编号E21B43/00GK101382064SQ20081011935
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月4日 优先权日2008年9月4日
发明者刚 刘, 孙加亮, 李延生, 杰 梁, 鞠喜林 申请人:乌兰察布新奥气化采煤技术有限公司