喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源开采领域，特别是关于一种煤炭地下气化技术中使用的喷嘴。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化技术集建井、采煤及地面气化三大工艺为一体，其直接将处于地下的煤进行有控制的燃烧，从而获得可燃气体。煤炭地下气化技术将传统采煤转变为化学采煤，省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺过程及设备，具有安全性好、投资少、效益尚、污染少等优点。
[0003]煤炭地下气化在地下气化炉中进行。且在煤炭地下气化技术的实际应用中，作为地下气化炉氧气、空气等气化剂注入设备的喷嘴，具有广泛的使用范围和重要的作用。比如，煤炭地下气化过程中的富氧气化工艺中，就需使用喷嘴输配氧气等气化剂至目标煤层气化工作面处，以增强地下气化反应强度，提高煤层燃烧效果和改善煤气品质。
[0004]然而，由于喷嘴的位置离煤层燃烧区较近，容易受高温影响。虽有温度测量装置但缺乏对喷嘴的有效保护，极易造成喷嘴被烧毁，从而给地下气化炉的稳定和连续生产带来影响。并且，地下气化炉的煤燃烧过程中会存在着一定程度的缺水现象，而从钻井井口注入的水无法有效到达燃烧煤层的气化反应工作面，导致煤气品质会受到一定限制。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种喷嘴，可避免燃烧高温导致喷嘴损坏。
[0006]为达上述优点，本发明提供一种喷嘴，其包括喷嘴主体，所述喷嘴主体内设置有输水管，所述输水管的后端设有一喷头。
[0007]在本发明的一个实施例中，所述喷头的长度沿线和/或后端部开设有若干喷水孔。
[0008]在本发明的一个实施例中，所述喷头的长度沿线沿周缘凸设若干喷水支管。
[0009]在本发明的一个实施例中，所述喷头的末端设有一莲蓬头。
[0010]在本发明的一个实施例中，所述喷头的末端连接一柔性水管，所述柔性水管开设若干出水孔。
[0011]在本发明的一个实施例中，所述柔性水管材质为橡胶，所述出水孔在不进水时保持闭合状态，当所述输水管注水时根据注水压力自动打开并调节所述出水孔进行喷水。
[0012]在本发明的一个实施例中，所述喷嘴主体内对应所述喷头处设置一导流块，所述喷头喷出的冷却水喷射于所述导流块上。
[0013]在本发明的一个实施例中，所述输水管直接焊接于所述喷嘴主体的内壁，所述输水管与所述喷头之间设有一弯曲部以使所述喷头位于所述喷嘴主体内的中心位置。
[0014]在本发明的一个实施例中，所述输水管与所述喷嘴主体内壁之间设置若干支撑件固定连接在所述输水管与所述喷嘴主体之间。
[0015]在本发明的一个实施例中，所述喷嘴主体的外壁与端头处设有若干对地下燃空区温度进行监测的测温装置，其中所述喷嘴主体的端头处设置一个，所述喷嘴主体的外壁与所述端头间隔0.5m处设置三个个，所述喷嘴主体的外壁与所述端头间隔1.5m处设置三个，与所述端头间隔0.5m及1.5m处的三点布置方式为所述喷嘴主体的上部、所述喷嘴主体的左侧和所述喷嘴主体的右侧。
[0016]在本发明的喷嘴中，水源和水泵向输水管中源源不断的输送冷却水，冷却水经喷头喷出对喷嘴主体进行降温，避免了喷嘴过热甚至被烧毁而给气化炉的稳定和连续生产带来的影响。
[0017]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0018]图1所示为本发明喷嘴的第一较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0019]图2所示为本发明喷嘴的第二较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0020]图3所示为图2中沿A-A方向的剖视示意图。
[0021]图4所示为本发明喷嘴的第三较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0022]图5所示为本发明喷嘴的第四较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0023]图6所示为本发明喷嘴的第五较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0024]图7所示为图6中沿B-B方向的剖视示意图。
[0025]图8所示为本发明喷嘴的第六较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0026]图9所示为本发明喷嘴的第七较佳实施例的轴向剖面示意图。
【具体实施方式】
[0027]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0028]第一实施例
[0029]请参阅图1，本发明喷嘴的第一实施例包括喷嘴主体1，所述喷嘴主体I内设置有输水管4，所述输水管4的后端设有喷头43。
[0030]第二实施例
[0031]请参阅图2及图3，本发明喷嘴的第二实施例包括喷嘴主体1、喷嘴内腔2以及输水管4。喷嘴主体I大致呈管状并围成喷嘴内腔2。喷嘴内腔2为气化剂的输送通道。输水管4设置于喷嘴主体I的内侧远离煤层燃烧区的一端。喷嘴在使用过程中，冷却水经过输水管4进入喷嘴内腔2。
[0032]喷嘴主体I的长度及外径尺寸根据地下气化炉钻井内径和工艺需求确定，本实施例中，喷嘴主体I长度不小于1000mm，外径不小于50mm。喷嘴主体I的壁厚一般为3_5mm，其可耐受气压一般不低于2.0MPa0喷嘴主体I的后端(朝向煤层燃烧区)向喷嘴主体I的中心轴收缩形成缩口端11，缩口端11的中央形成喷嘴内腔2的出口 21，如此可以缩小喷嘴内腔2的出口内径进而提高气化剂输送时的流速。本实施例中，出口 21的内径一般不大于25mm0
[0033]喷嘴内腔2作为输气通道向气化工作面提供气化剂，以增强地下气化反应强度，提高煤层燃烧效果和改善煤气品质。根据工艺需要，气化剂可以选择为氧气。在本实施例中，喷嘴内腔2通过气化剂流量不低于1500Nm3/h及可耐受气体压力不低于2.0MPa,且为保证气化剂的流速处于标准要求范围内，喷嘴内腔2的内径一般不小于35_。
[0034]输水管4大致呈管状，固定于喷嘴主体I的内部并与喷嘴主体I同轴设置。输水管4的后端(靠近缩口端11)延伸形成一喷头43，喷头43开设有若干喷水孔431，在本实施例中，喷水孔431设置于喷头43的长度沿线及后端部。在其它实施例中，喷水孔431亦可仅仅设置于喷头43的长度沿线或后端部。喷水孔431喷出的冷却水与喷嘴内腔2中的气化剂实现内部混合后由出口 21喷出，达到气化反应工作面，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。
[0035]本实施例中，输水管4可耐受水压一般不低于2.0MPa，壁厚一般为2_3mm，内径一般不小于10_。冷却水采用离心泵输送至输水管4，水泵扬程一般不低于500米，水泵流量一般不低于5m3/h。
[0036]输水管4与喷嘴主体I内壁之间设置若干支撑件42固定连接(如采用焊接的方式)在输水管4与喷嘴主体I之间，以将输水管4固定于喷嘴主体1，保障输水管4在输送冷却水的过程中不发生移动。在本实施例中，每一个支撑位置处布置三个呈放射状的夹角为120度的支撑件42。同一支撑位置处安装支撑件42的截面面积之和占对应喷嘴内腔的内径面积的比例小于或者等于30%。在其它的实施例中，输水管4亦可以直接焊接于喷嘴主体I的内壁，进一步的，可以对输水管4进行弯曲以使喷头43位于喷嘴主体I内的中心位置。
[0037]喷嘴主体I的外侧设置有测温装置6，具体的，测温装置6设置于喷嘴主体I的外壁和/或缩口端11处，用于对地下燃空区温度和喷嘴回火情况进行监测。测温装置6为热电偶测温头。测温装置6的数量一般不少于3个，测温装置6的位置布置以工艺需求为准，一般地可设置3个测温装置6，其中喷嘴的缩口端11处I个，喷嘴主体I的外壁与的缩口端11间隔0.5m处I个，喷嘴主体I的外壁与的缩口端11间隔1.5m处I个，三个测温装置6布设在一条直线上，此种布置方式可以满足工艺需要，可以实现对地下燃空区温度和喷嘴回火情况的有效监测。在其它的实施例中，设置7个测温装置6，其中喷嘴的缩口端11处I个，喷嘴主体I的外壁与缩口端11间隔0.5m处3个，喷嘴主体I的外壁与的缩口端11间隔1.5m处3个。与缩口端11间隔0.5m及1.5m处的三点布置方式为喷嘴主体I的上部、喷嘴主体I的左侧和喷嘴主体I的右侧，并沿圆周均匀分布。此种布置方式的优点是可以对地下燃空区温度和喷嘴回火情况进行有效监测，并可根据温度监测结果推断喷嘴处温度场分布情况。
[0038]本实施例中，热电偶选择铠装热电偶，可以选择单只多点或单只单点，热电偶可测温度范围一般不低于1300°C。热电偶补偿导线(图未示)通过喷嘴内腔2及喷嘴连接管(图未示)连接至地面，并通过与地面热电偶控制柜连接，实现所测温度的实时显示。
[0039]第三实施例
[0040]请参阅图4，本发明喷嘴的第三实施例包括喷嘴主体1、喷嘴内腔2以及输水管4。喷嘴内腔2为气化剂的输送通道。输水管4大致呈管状，固定于喷嘴主体I的内部。输水管4的后端延伸形成一喷头43，喷头43开设有若干喷水孔431，在本实施例中，喷水孔431设置于喷头43的长度沿线及后端部。在其它实施例中，喷水孔431亦可仅仅设置于喷头43的长度沿线或后端部。喷水孔431喷出的冷却水与喷嘴内腔2中的气化剂实现内部混合后由出口 21喷出，达到气化反应工作面，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。在本实施例中，输水管4直接焊接于喷嘴主体I的内壁，进一步的，输水管4与喷头43之间设有一弯曲部44以使喷头43位于喷嘴内腔2的中心位置。
[0041]第四实施例
[0042]请参阅图5，本发明喷嘴的第四实施例包括喷嘴主体1、喷嘴内腔2以及输水管4。喷嘴内腔2为气化剂的输送通道。输水管4大致呈管状，固定于喷嘴主体I的内部并与喷嘴主体I同轴设置。输水管4与喷嘴主体I内壁之间设置若干支撑件42固定连接在输水管4与喷嘴主体I之间。输水管4的后端延伸形成一喷头43，喷头43的后端部开设有若干喷水孔431，喷头43的长度沿线沿周缘凸设若干喷水支管431a。喷水孔431及喷水支管43Ia喷出的冷却水与喷嘴内腔2中的气化剂实现内部混合后由出口 21喷出，达到气化反应工作面，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。喷水支管431a可以设定不同的方向以定向喷射冷却水。
[0043]第五实施例
[0044]请参阅图