煤炭地下气化除灰装置及地下气化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种煤炭地下气化除灰装置，及包含该煤炭地下气化除灰装置的地下气化炉。所述煤炭地下气化除灰装置，包括输送管道(7)，所述输送管道(7)的第一端口(701)伸出地面，第二端口(702)位于气化通道(16)中，其特征在于，所述第二端口(702)具有至少两个可喷洒除灰物质的分支管(8)。本实用新型通过在地下煤炭气化除灰装置的输送管道设置可喷洒除灰物质的至少两个分支管实现除灰物质多方向、高效率的到达气化通道的煤灰壁层，提高了工作效率，实现了除灰物质的高效利用，节省了成本。
【专利说明】煤炭地下气化除灰装置及地下气化炉
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤炭地下气化【技术领域】，具体涉及一种煤炭地下气化除灰装置，及包含该除灰装置的地下气化炉。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺，其原理为:首先从地表向煤层开掘两条通道一进气通道和出气通道，然后在煤层中靠下部用一条水平通道(即气化通道)将进气通道和出气通道连接起来，通道附近的煤体，就是将要气化的区域，称之为气化盘区，或称地下气化炉；之后通过进气通道向煤层输送气化剂并点燃煤层使之进行燃烧气化，从出气通道中排出燃烧气化气体即煤气。
[0003]在煤炭地下气化过程中，气化工作面上会附着一层煤灰，随着燃烧的进行，煤灰会逐渐增厚，增厚到一定程度，在重力的作用下会自动剥落外层，煤灰层厚度减小，等待再次积累到一定厚度剥落外层。在燃烧气化过程中，由于煤灰造成了气化剂和煤层的间隔，气化剂需要渗透过灰层或者从灰层的龟裂处透过灰层与煤层接触进行反应，造成煤层与气化剂的接触不充分，影响煤层的气化效率，最终影响煤气品质。
[0004]现有技术虽然公开了地下气化除灰装置，如已有专利CN201310626872，公开了一种地下气化炉及其使用方法，涉及一种地下气化炉，包括依次连通的进气通道、气化通道和出气通道，所述地下气化炉还包括通入其中的管道，所述管道的第一端口伸出地面，第二端口位于气化通道中；所述第二端口连接有清灰装置，用于清除地下煤层煤壁上气化附着的积灰；所述管道伸出地面部分与拖拽装置连接，用于拖拽管道，使清灰装置处于合适位置。本发明通过在地下气化炉中通入设置有清灰装置的管道，实现煤层气化工作面积灰的清除，并可根据气化工作面的移动而移动，完全适合于煤层地下气化的需要。但是其联接清灰装置的端口只局限在气化通道水平方向上，距离煤灰壁层距离相对较远，从而无法高效率地将除灰物质输送到煤灰壁层指定部位，浪费了除灰物质的同时，对气化效果改善也有限。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种煤炭地下气化除灰装置及地下气化炉，所述煤炭地下气化除灰装置包括输送管道，所述输送管道处在气化通道中的一端具有至少两个分支管，通过分支管的喷射将除灰物质多方位地送到煤灰壁层指定位置，提高了除灰效率，减少了除灰物质的浪费，节省了成本。
[0006]本实用新型第一方面提供一种煤炭地下气化除灰装置，包括输送管道，所述输送管道的第一端口伸出地面，第二端口位于气化通道中，所述第二端口具有至少两个可喷洒除灰物质的分支管。
[0007]具体地，所述分支管的轴线与所述输送管道的轴线之间的夹角不小于30°，在同一平面的所述分支管最大夹角不超过120°。
[0008]更具体地，所述分支管安装有喷嘴。
[0009]具体地，所述煤炭地下气化除灰装置还包括架起所述输送管道并可移动的支撑柱。
[0010]更具体地，所述支撑柱通过限制转动角度的转轴与所述输送管道连接。
[0011]优选地，所述支撑柱为两根，长度相等且以夹角不超过120°的方式架起所述输送管道。
[0012]更优选地，所述支撑柱支撑于所述输送管道第二端口的末端。
[0013]具体地，所述煤炭地下气化除灰装置还包括用于移动所述支撑杆的推拉杆，所述推拉杆一端伸出地面，另一端连接所述支撑柱。
[0014]更具体地，所述推拉杆包括一根长推杆和两根短推杆，所述长推杆与两根所述短推杆的一端连接，两个所述短推杆另一端分别与两根所述支撑柱连接。
[0015]具体地，所述长推杆与两根所述短推杆通过限制转动角度的推杆转轴连接，两根所述短推杆与两根所述支撑柱通过限制转动角度的推杆转轴连接。
[0016]具体地，所述短推杆长度范围为支撑柱长度的sinl5°倍到sin60°倍之间。
[0017]本发明第二方面提供一种地下气化炉，包括进气井、出气井、拖曳装置、储液罐、气化通道及上述的煤炭地下气化除灰装置，所述气化除灰装置部分深入所述气化通道中，部分伸出地面与所述拖曳装置相连。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0019]本实用新型通过在地下煤炭气化除灰装置的输送管道中设置至少两个可喷洒除灰物质的分支管，实现除灰物质多方位、高效率的到达气化通道的煤灰壁层，提高了工作效率，实现了除灰物质的高效利用，节省了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1煤炭地下气化除灰装置示意图
[0021]图2煤炭地下气化除灰装置放入气化通道过程的示意图
[0022]图3煤炭地下气化除灰装置放入气化通道中安置完毕的示意图
[0023]附图标记:
[0024]I进气井；2出气井；3拖拽装置；4储液罐；5地下气化煤层；6煤灰壁层；
[0025]7输送管道；701第一端口 ；702第二端口 ；8分支管；9喷嘴；10支撑柱；
[0026]11支撑三角架；12推拉杆；1201短推杆；1202长推杆；13转轴；14推杆转轴；
[0027]15地面；16气化通道
【具体实施方式】
[0028]为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
[0029]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0030]如图1所示，本实用新型提供了煤炭地下气化除灰装置工作状态示意图1，如图所示:进气井I，出气井2，地下气化煤层5，煤灰壁层6，地面15，气化通道16，煤炭地下气化除灰装置，包括输送管道7，所述输送管道7的第一端口 701伸出地面15，与地面拖曳装置3相连，第二端口 702位于气化通道16中，所述第二端口 702具有至少两个可喷洒除灰物质的分支管8，用于喷洒除灰物质，如此可使得除灰物质通过不同方向的分支管更高效地到达煤灰壁层。
[0031]每个分支管8的轴线与输送管道7的轴线之间的夹角不小于30°，多个分支管8在同一平面内的最大夹角不超过120°，目的在于尽可能的使得多个分支管喷洒方向范围够大。
[0032]每个分支管末端安装有一个喷嘴9，实现高效率地喷洒除灰物质。还可以选择一个或者数个分支管8安装热电偶，或者不安装热电偶也可以。
[0033]分支管8安装喷嘴的一端所处输送管道7的一面称为输送管道的正面，其相反方向的一面称为输送管道的背面。根据需要，输送管道7部分管材采用耐高温、高压材料制成，若喷入除灰为化学试剂，可考虑选择使用耐腐蚀的输送管道7。
[0034]为了提高输送管道喷洒除灰物质所到达的高度，增加支撑柱10，支撑柱10在气化通道16中架起输送管道7，并可以通过外力作用灵活移动，进而带动输送管道7移动，提高输送管道7的高度，使得输送管道7喷洒除灰物质的范围更广，效率更高。支撑柱10通过限制转动角度的转轴13与输送管道7连接，为了防止支撑柱10与输送管道7连接之间发生角度旋转。支撑柱10的第一端有一支撑三角架12，用于支撑分支管9。
[0035]支撑柱10支撑输送管道7的位置是位于输送管道第二端口 702背面的末端，此处的末端为距离输送管道第二端口 702端点距离0.2m范围，以此实现支撑柱10移动的方便灵活。
[0036]具体实施上，支撑柱10由两根耐高温、高压，有一定刚性、硬度的材料制成，两根支撑柱10长度相等(假设长度为a)，一端通过可限制转动角度的转轴13与输送管道7连接，两根支撑柱10之间的夹角不超过120°之间，充分利用支撑柱提高输送管道7高度。
[0037]在具体移动支撑柱上，一个具体的实施例是，通过增加推拉杆12，为支撑柱10在气化通道16的移动上提供外力。推拉杆12—端伸出地面15，与地面拖曳装置3相连(可以与输送管道的第一端口共用一套拖曳装置3，也可以分开各自用一套拖曳装置3)，另一端在气化通道16中连接支撑柱10，即为支撑柱10的移动提供外力。
[0038]具体地，推拉杆12由一根长推杆1202和两根短推杆1201组成。其中长推杆1202的一端伸出地面，与地面拖曳装置3相连(可以与输送管道的第一端口共用一套拖曳装置3，也可以分开各自用一套拖曳装置3)，另一端通过可限制转动角度的推杆转轴14(0°?180°之间)与两根长度相等的短推杆1201的一端相连，两根短推杆1201的长度在a.sinl5°?a.sin60°之间。两根短推杆1201的另一端分别与两根支撑柱10通过可限制转动角度的推杆转轴14相连，相连的短推杆1201与支撑柱10之间的夹角控制在180°?30°之间。通过可限制转动角度的推杆转轴14相连的作用是防止连接处发生角度旋转。
[0039]本实用新型还提供一种地下气化炉，包括进气井、出气井、拖曳装置、储液罐、气化通道及上述的煤炭地下气化除灰装置，所述气化除灰装置部分深入所述气化通道中，部分伸出地与所述拖曳装置相连。
[0040]煤炭地下气化除灰装置放入气化通道16中的过程示意图如图2、图3所示，两根支撑柱10和两根短推杆1201之间的夹角均分别接近0°，支撑柱10和长推杆1202之间的夹角接近180°，支撑柱10和推拉杆12在同一直线上，并与输送管道7平行，通过拖拽装置3将其与输送管道7 —起放入目标井下。到达井下目标区域后，停止下放输送管道7，继续往下推送长推杆1202，使得支撑柱10的第二端口与燃空区底部接触，支撑柱10不断的接近竖直，这样就使得输送管道7的第二端口 702不断往上移动，靠近煤灰壁层6。
[0041]根据当地地质信息，以及燃空区大小的计算，确定输送管道7、支撑柱10以及推拉杆12的尺寸，并计算控制推拉杆12的推入距离，当支撑柱10的第二端口与燃空区底部接触，或(和)支撑柱10背面的两块支撑三角架11抵在输送管道7上，或(和)当输送管道7的第二端口的分支管8的喷嘴9能作用到煤灰壁层时，即可停止拖拽装置3推送推拉杆12。
[0042]煤炭地下气化除灰装置可以在气化过程开始之前就预先放置除灰装置，也可以在气化过程中放入该气化除灰装置。
[0043]当气体组分变差或者气化状况不好时，通过地面输送系统，由分支管8上的喷嘴9喷出高压气流、高压水流、小颗粒物、除灰化学试剂等物质，将附着在煤壁上的煤灰层剥落离开煤层，使得新鲜煤层露出，与气化剂接触反应，提高煤气品质和回采率。
[0044]当燃空区扩展，需要作用在煤灰壁层不同部位时，可以通过地面拖曳装置3，将输送管道7和推拉杆12 —起同时往前推或者往后拉，实现随着气化工作面的移动而移动。
[0045]最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种煤炭地下气化除灰装置，包括输送管道(7)，所述输送管道(7)的第一端口(701)伸出地面，第二端口(702)位于气化通道(16)中，其特征在于，所述第二端口(702)具有至少两个可喷洒除灰物质的分支管(8)。
2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述分支管(8)的轴线与所述输送管道(7)的轴线之间的夹角不小于30°，在同一平面的所述分支管(8)之间的最大夹角不超过120°。
3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述分支管(8)安装有喷嘴(9)。
4.根据权利要求1所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，还包括架起所述输送管道(7)并可移动的支撑柱(10)。
5.根据权利要求4所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述支撑柱(10)通过限制转动角度的转轴与所述输送管道(7)连接。
6.根据权利要求5所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述支撑柱(10)为两根，长度相等且以夹角不超过120°的方式架起所述输送管道(7)。
7.根据权利要求6所述的煤炭地下气化除灰装置，所述支撑柱(10)支撑于所述输送管道第二端口(702)的末端。
8.根据权利要求6或7任一项所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，还包括用于移动所述支撑柱(10)的推拉杆(12)，所述推拉杆一端伸出地面，另一端连接所述支撑柱(10)。
9.根据权利要求8所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述推拉杆(12)包括两根短推杆(1201)和一根长推杆(1202)，所述长推杆(1202)与两根所述短推杆(1201)的一端相连，两个所述短推杆(1201)的另一端分别与两根所述支撑柱(10)连接。
10.根据权利要求9所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述长推杆(1202)与两根所述短推杆(1201)通过限制转动角度的推杆转轴(14)连接，两根所述短推杆(1201)与两根所述支撑柱(10)通过限制转动角度的推杆转轴(14)连接。
11.根据权利要求9或10任一项所述的煤炭地下气化除灰装置，其特征在于，所述短推杆(1201)长度范围为支撑柱(10)长度的sinl5°倍到sin60°倍之间。
12.—种地下气化炉，包括进气井(I)、出气井(2)、拖曳装置(3)、储液罐(4)、气化通道(16)，其特征在于还包括上述权利要求1到9任一项所述的煤炭地下气化除灰装置，所述煤炭地下气化除灰装置部分深入气化通道(16)中，部分伸出地面与所述拖曳装置(3)相连。
【文档编号】E21B43/243GK204082114SQ201420546006
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】王媛媛, 赵娟, 姚凯 申请人:新奥气化采煤有限公司