一种煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置的制作方法

本实用新型属于煤炭地下气化技术领域，具体涉及一种煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置。

背景技术：

煤炭地下气化技术是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程，其实质是只提取煤中含能组分，变物理采煤为化学采煤，不仅可以回收矿井遗弃的煤炭资源，而且还可以用于开采人工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层、深部煤层、"三下"压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层；煤炭地下气化技术开采出的地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可以用于提取纯氢或作为合成油、二甲醚、氨、甲醇的原料气，煤炭地下气化燃烧后的灰渣留在地下，采用充填技术，大大减少了地表下沉，无固体物质排放，因此煤炭地下气化减少了地面环境的破坏，因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少等优点，被誉为第二代采煤方法，是我国洁净煤技术的重要研究和发展方向。

但是现有技术中采用水蒸气加以适量富氧或纯氧作为气化剂使用时通常是直接将氧气和水分混合后用一根喷管喷入地下的气化反应区，喷管采用的喷嘴都是水平方向喷射的喷嘴，在具体使用过程中，随着气化过程的进行，气化的煤层燃烧后的灰渣会直接覆盖喷嘴，然后在高温作用下形成熔融灰渣，进而导致喷嘴被熔融灰渣包裹后烧坏，造成气化过程不连续。同时由于工作温度过高，井壁或煤壁上的煤层经常会发生回火燃烧，增大煤炭地下气化过程的危险性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置，将气体和水分离输送，能够有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在第一喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏，还可以防止煤层回火燃烧。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置，包括沿轴向设置的用于通过氧气的第一通道，所述第一通道的端部开设有第一喷射孔，所述第一喷射孔上连接有第一喷嘴；

所述第一通道的外围与其同轴设置有环形的第二通道，所述第二通道的侧壁均匀间隔开设有至少两个第二喷射孔，所述第二喷射孔上连接有第二喷嘴，且所述第二喷嘴的喷射方向与所述第二通道的轴线方向相垂直；

所述第二通道靠近所述第一喷嘴的一端与所述第一通道之间通过顶帽密封，所述顶帽上开设有第三喷射孔，所述第三喷射孔上连接有第三喷嘴，所述第三喷嘴的喷射方向与所述第二通道的轴线方向平行。

在上述技术方案中，所述第一通道靠近所述第一喷嘴处的内壁上设置有温度检测单元。

在上述技术方案中，所述温度检测单元包括至少一个热电偶，所述热电偶设置至少一个测热点，至少一个所述测热点设置在所述第一喷射孔处。

在上述技术方案中，所述第二通道内设有用于支撑定位所述第二喷嘴的支撑块。

在上述技术方案中，所述第二喷射孔设置在垂直于轴线方向的同一平面内。

在上述技术方案中，所述顶帽的形状为圆台形。

在上述技术方案中，所述第二通道外对称设置有支撑片，支撑片为方形或半圆形，两个支撑片之间的管壁上设置有开闭口。

在上述技术方案中，还包括支护套管，所述第二通道可移动的设置在所述支护套管内。

在上述技术方案中，所述支护套管为具有筛孔的筛管；或者所述支护套管为部分管段具有筛孔的套管。

在上述技术方案中，所述第一通道内设有热电偶。

在上述技术方案中，所述的第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴均为防回火水雾化混合喷嘴。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置沿轴向设置的用于通过氧气的第一通道，第一通道的端部设有第一喷射孔，第一喷射孔设有第一喷嘴，第一通道内通入氧气，氧气从第一喷嘴喷出，第一通道的外围与其同轴设置有环形的第二通道，该第二通道内通入的是水，第二通道的侧壁设有第二喷射孔，第二喷射孔设有多个第二喷嘴，多个第二喷嘴沿径向均匀间隔设置，且第二喷嘴的喷射方向与轴线方向垂直设置，第二通道端部的管壁与第一通道之间设有顶帽，顶帽上设有至少一个第三喷射孔，第三喷射孔设有第三喷嘴，将富氧或纯氧和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷嘴将水在径向和轴向上雾化，水雾从第二喷嘴喷出，直接从径向喷向井壁或者煤壁，防止煤层回火燃烧；轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在第一喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置的结构示意图。

其中，1：第一通道，2：第一喷嘴，3：第二通道，4：第二喷射孔，5：顶帽，6：第三喷嘴，7：温度检测单元，8：测热点，9：支撑块，10：支护套管，11：支撑片。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

如图1所示，本实用新型提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置，包括沿轴向设置的用于通过氧气的第一通道1，第一通道1的端部开设有第一喷射孔，第一喷射孔上连接有第一喷嘴2，第一通道1内通入氧气，氧气从第一喷嘴2喷出；第一通道1的外围与其同轴设置有环形的第二通道3，第二通道3的侧壁开设有对称的6个第二喷射孔，第二喷射孔上连接有第二喷嘴4，6个第二喷嘴4沿径向均匀间隔设置，且第二喷嘴4的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向相垂直，将氧气和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷嘴将水在径向和轴向上雾化，轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在第一喷嘴2侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏；水雾从第二喷嘴4喷出，第二喷嘴4直接从径向喷向井壁或者煤壁，可以防止煤层回火燃烧。

所述第二通道3靠近所述第一喷嘴2的一端与所述第一通道1之间通过顶帽5密封，所述顶帽5上开设有第三喷射孔，所述第三喷射孔上连接有第三喷嘴6，所述第三喷嘴6的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向平行。

实施例二

本实施例二提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置包括实施例一提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置。

本实施例二提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置，包括沿轴向设置的用于通过氧气的第一通道1，第一通道1的端部开设有第一喷射孔，第一喷射孔上连接有第一喷嘴2，第一通道1内通入氧气，氧气从第一喷嘴2喷出；第一通道1的外围与其同轴设置有环形的第二通道3，第二通道3的侧壁开设有对称的6个第二喷射孔，第二喷射孔上连接有第二喷嘴4，6个第二喷嘴4沿径向均匀间隔设置，且第二喷嘴4的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向相垂直，将氧气和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷嘴将水在径向和轴向上雾化，轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在第一喷嘴2侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏；水雾从第二喷嘴4喷出，第二喷嘴4直接从径向喷向井壁或者煤壁，可以防止煤层回火燃烧。

所述第二通道3靠近所述第一喷嘴2的一端与所述第一通道1之间通过顶帽5密封，所述顶帽5上开设有第三喷射孔，所述第三喷射孔上连接有第三喷嘴6，所述第三喷嘴6的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向平行。

在实施例一的基础上，本实施例的可选方案中，第一通道1靠近所述第一喷嘴2处的内壁上设有温度检测单元7。

本实施例的可选方案中，温度检测单元7包括至少一个热电偶，热电偶设置至少一个测热点8，至少一个测热点8设置在第一喷射孔处。通过测热点8可以准确快速测出第一喷射孔周边温度，并将信号传递给控制器，或者传递给工作人员，便于工作人员及时处理。

本实施例的可选方案中，第二通道3内设有支撑块9，该支撑块9用于对第二喷嘴进行定位。

本实施例的可选方案中，第二喷射孔设置在垂直于轴线方向的同一平面内。

本实施例的可选方案中，顶帽5的形状为圆台形。

本实施例的可选方案中，第二通道3外对称设置有支撑片11，支撑片11为方形或半圆形，两个支撑片11之间的管壁上设置有开闭口，便于第二通道3内的水顺利流出。

实施例三

本实施例三提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置包括实施例一或实施例二提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置。

本实施例三提供的煤炭地下气化用分离控制水雾化气化装置，包括沿轴向设置的用于通过气化剂的第一通道1，第一通道1的端部开设有第一喷射孔，第一喷射孔上连接有第一喷嘴2，第一通道1内通入气化剂，气化剂从第一喷嘴2喷出；第一通道1的外围与其同轴设置有环形的第二通道3，第二通道3的侧壁开设有对称的6个第二喷射孔，第二喷射孔上连接有第二喷嘴4，6个第二喷嘴4沿径向均匀间隔设置，且第二喷嘴4的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向相垂直，将氧气和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷嘴将水在径向和轴向上雾化，轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在第一喷嘴2侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏；水雾从第二喷嘴4喷出，第二喷嘴4直接从径向喷向井壁或者煤壁，可以防止煤层回火燃烧。

所述第二通道3靠近所述第一喷嘴2的一端与所述第一通道1之间通过顶帽5密封，所述顶帽5上开设有第三喷射孔，所述第三喷射孔上连接有第三喷嘴6，所述第三喷嘴6的喷射方向与所述第二通道3的轴线方向平行。

本实施例的可选方案中，还包括支护套管10，第二通道3可移动的设置在支护套管10内。

本实施例的可选方案中，支护套管10为具有筛孔的筛管。

本实施例的可选方案中，第一通道1内设有热电偶，热电偶对该位置的煤层气化和注气温度值进行监测，从而调节气体注入的流量，以保证该温度值在安全范围内。

为了易于说明、实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语、用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是、除了图中示出的方位之外、空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如、如果图中的装置被倒置、被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此、示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)、这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且、诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来、而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述、应该说明的是、在不脱离本实用新型的核心的情况下、任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。