一种无井式煤炭地下气化系统及工艺的制作方法_2

文档序号:8315176阅读:来源:国知局
下气化过程中产生的焦油、酚等污染物大部分带出到地面,进行集中处理,可避免气化过程中产生的污染物对地下水的污染;
[0026]3.本技术方案由于采用了煤气出口钻孔在煤层相对较深处钻设,气化剂注入钻孔在煤层相对较浅处钻设,气化剂在较浅的气化剂注入钻孔被高压注入煤层,增大了气化剂在煤层中的渗透率,提高了参与气化反应的煤量,提高煤炭资源的回收率;
[0027]4.本技术方案由于采用了注气点在燃烧煤层上游的方式,避免了注气管道长时间的灼烧,延长了管道的使用年限,同时,高温气化剂可预热未燃烧的煤层,且防止气化剂中氧气与产品煤气混合,避免产品煤气中氧含量超高,产生爆炸的危险;
[0028]5.本技术方案由于采用了注气点后退的方式气化,使产生的高温煤气在经过未反应完全的煤层时,进行还原反应,提高煤气品质和煤层的气化率,并且产品煤气经过之前的高温燃空区,保持高温,提高污染物的带出率,降低气化过程中产生的污染物对地下水资源的污染;
[0029]6.本技术方案由于采用了抽水装置从煤气出口钻孔下放到煤层中抽水,避免了专门抽水钻孔的设置,降低了煤气生产的工程量和成本,并且抽水装置可拆卸可重复利用;
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
【附图说明】
[0031]图1为本发明无井式地下气化系统示意图;
[0032]图2为本发明在露头煤中施工时地下气化系统示意图;
[0033]图3为本发明煤气出口钻孔底部钻孔支撑管示意图;
[0034]图4为本发明过滤器结构示意图;
[0035]图5为本发明过滤器外套管侧面筛孔布置示意图;
[0036]图6为本发明过滤器俯视图;
[0037]图7为本发明单向开关关闭状态结构示意图;
[0038]图8为本发明单向开关结构示意图;
[0039]图9为图8中A-A线剖面图;
[0040]图10为本发明单向叶片的结构示意图;
[0041]图11为本发明抽水装置与煤气出口管道分支密封结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]实施例
[0043]一种无井式煤炭地下气化系统实施例,如图1、图2所示,该地下气化系统包括气化剂注入钻孔1、煤气出口钻孔2、钻孔支撑管3、点火及注气装置4、注气点后退装置5和抽水装置6 ;所述系统设有多个竖直钻入煤层的煤气出口钻孔2,所述煤气出口钻孔2竖直钻入煤层,直至所需气化煤层底板以下2?5米,返浆封堵钻孔支撑管与岩层间隙;所述气化剂注入钻孔I竖直钻入煤层,直至煤层底板以上20?30厘米,再延煤层钻进,连通所有煤气出口钻孔2 ;所述气化剂注入钻孔I和煤气出口钻孔2的钻孔支撑管3与岩层的间隙在接近地面一定深度处灌浆密封;所述钻孔支撑管3铺设于所有气化剂注入钻孔I和煤气出口钻孔2 ;所述点火及注气装置4从气化剂注入钻孔I进入煤层;所述抽水装置6从煤气出口钻孔2进入煤层,且与煤气出口管道分支8通过煤气管法兰7-1、抽水管双面密封法兰7-2和抽水管法兰7-3及金属垫片进行密封,如图11所示;如图1、图4所示,所述抽水装置6包括过滤器6-1、单向开关6-2和自吸式高压污水泵6-3 ;所述过滤器6-1设在抽水管道进口处,包围管道进口,所述过滤器包括外套管6-1-1和内套管6-1-2 ;所述单向开关6-2装在过滤器6-1内的抽水管道内,高度在干燥器外套管6-1-1筛孔区内,所述单向开关6-2包括转轴6-2-1、单向叶片6-2-2、角度控制片6-2-3和支撑件6_2_4,如图7、图8所示。
[0044]本实施例中,如图1所示,所述煤气出口钻孔2在煤层相对较深处竖直钻入煤层;所述气化剂注入钻孔I在煤层相对较浅处竖直钻入煤层;生产时,相对较浅处的煤气出口钻孔可作为相对较深处煤气出口钻孔的气化剂注入钻孔,例如,煤气出口钻孔2-2可作为煤气出口钻孔2-1的气化剂注入钻孔。
[0045]本实施例中,如图2所示,所述气化剂注入钻孔I在有露头煤的煤层中施工时,可在煤层露头处直接延煤层钻设。
[0046]本实施例中,所述煤气出口钻孔2相邻钻孔的间距根据所需气化煤层的具体条件确定,确定方法为燃烧区从相对较深处的钻孔底部后退到相对较浅处的钻孔底部时,在相对较浅的钻孔底部点火并充分燃烧时,煤气从相对较深处钻孔出来时温度要高于地下气化煤气的露点温度,煤气的露点温度与煤气的硫含量成正比,因而具体的温度值需要现场测定,一般,煤气露点温度大于80度。
[0047]本实施例中,所述气化剂注入钻孔I内的钻孔支撑管3-1在沿煤层铺设段为花管;如图3所示,所述煤气出口钻孔内的钻孔支撑管3-2在与气化剂注入钻孔的钻孔支撑管3-1连接处的下方以及钻孔底部灌浆面的上方段为花管。
[0048]本实施例中,如图4、图5、图6所示,所述过滤器外套管6-1-1上部与内套管6_1_2通过焊接密封,并且外套管6-1-1低于内套管6-1-2,内套管6-1-2和外套管6_1_1之间充满过滤填料6-1-3 ;所述外套管6-1-1在顶部及侧面均有筛孔,侧面设置筛孔的位置高于抽水管道10厘米以上;所述内套管6-1-2包含在外套管6-1-1内的部分全部设有筛孔,内套管6-1-2和外套管6-1-1筛孔的直径均小于过滤填料6-1-3的最小直径。
[0049]本实施例中,如图8、图9、图10所示,所述单向叶片6-2-2由半圆片6_2_2_1和锯齿环6-2-2-2两部分构成,两个单向叶片6-2-2的锯齿环6_2_2_2交叉穿在转轴6_2_1上;所述转轴6-2-1固定在支撑件6-2-4上,所述支撑件6-2-4在与单向叶片6_2_2重叠的地方向下凹。
[0050]本实施例中,所述锯齿环6-2-2-2的宽度为单向叶片半圆片6-2-2-1的半径与支撑件6-2-4内圆环半径差值的1/3-2/3。
[0051]本实施例中,如图7、图8所示,所述角度控制片6-2-3位于单向叶片6_2_2上表面半圆片6-2-2-1与锯齿环6-2-2-2的交接处,调节角度控制片6_2_3的厚度可控制两个单向叶片6-2-2的最小夹角;所述角度控制片6-2-3的长度大于转轴6-2-1的直径,且小于单向叶片6-2-2的直径;角度控制片6-2-3的宽度是单向叶片半圆片6-2-2-1直径的
0.05-0.33 倍。
[0052]本实施例中,如图11所示,所述抽水管双面密封法兰7-2 —面的密封螺纹与煤气管法兰7-1相匹配,另一面的密封螺纹与抽水管法兰7-3相匹配。
[0053]根据上述无井式煤炭地下气化系统的结构,地下气化的生产工艺步骤如下:
[0054]a.在煤层相对较深处竖直向煤层中打煤气出口钻孔2-1,直至所需气化煤层底以下2?5米,返浆封堵钻孔支撑管与岩层间隙;在煤层相对较浅处竖直向煤层中打气化剂注入钻孔1,直至煤层底板以上20?30厘米,再延煤层钻进,直至与煤气出口钻孔2-1连通;气化剂注入钻孔口 I和煤气出口钻孔口 2的钻孔支撑管3与岩层的间隙灌浆密封;
[0055]b.将抽水装置6从煤气出口钻孔2-1下放,抽出气化区囤积水;
[0056]c.将点火及注气装置4从气化剂注入钻孔I下放到煤层中,与煤气出口钻孔2-1相距10-30米;
[0057]d.注入氧气,启动点火装置点火,当点火装置的测温点达到400°C以上时,煤层引燃成功,关闭点火装
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