一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置的制作方法

：本技术涉及煤炭地下气化工程，涉及一种对地下煤炭气化层点火过程进行可视化监测的装置及监测方法，特别涉及一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置。

背景技术

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背景技术：

1、随着我国经济的不断发展，对于能源的需求量不断增加，自然资源部发布的《中国矿产资源报告2022》中显示，截止到2021年底，我国一次能源生产总量高达43.3亿吨标准煤，其中煤炭占据67.0％，煤炭消费占据我国一次能源消费总量的56.0％，煤炭在未来很长时间仍然是我国的主体能源。

2、传统的煤炭开采不仅会对生态环境造成破坏，同时会对作业人员的生命安全产生一定的威胁。煤炭地下气化是一种煤炭绿色开采技术，通过煤的热作用及化学作用，实现煤炭原位转化为可燃性气体。该技术将建井、采煤、气化相结合，将物理采煤转化为化学采煤，有效将煤炭中蕴含的能源转换为清洁煤气，省去了对于煤炭的开采、运输、洗选、气化等工艺过程，极大的降低了生产投入。并且，燃烧过程中所产生的灰渣及煤层中的矸石能够留存在燃烧区，避免地面废物堆积，同时减少地面塌陷。煤炭地下气化技术的推广，符合“碳达峰”“碳中和”的全球目标，有利于推动我国能源结构调整。

3、煤炭地下气化首先需要实现煤层燃烧，而煤炭气化过程中，往往需要砌筑隔离密闭墙，密封气化炉，因而无法现场观测点火状况，因此需要使用可视化监测装置来对火焰状况进行监测，保障煤炭地下气化工艺的顺利开展。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本实用新型的目的在于克服现有技术存在的难题，针对现有煤炭地下气化点火状况不可视、火焰状况难确定等问题；设计一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置。

2、为了实现上述目的，本实用新型涉及的一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，主体结构包括氮气风幕吹扫系统、高清实时监测系统、喷淋清洁系统、焦油回收系统；

3、氮气风幕吹扫系统包括氮气增压泵、氮气储罐、输气管路、多孔气幕喷头；氮气增压泵进气端与氮气储罐相连，氮气增压泵、氮气储罐安置在地面，氮气增压泵出气端通过输气管路与多孔气幕喷头相连，多孔气幕喷头固定在煤层气化点火区硐室壁上部；

4、高清实时监测系统包括计算机、信号传输线缆、高清摄像机；计算机通过传输线缆与高清摄像机相连；计算机布置于地上，高清摄像机固定在煤层气化点火区硐室壁上部，高清摄像机位于多孔气幕喷头下方，传输线缆外套有保护钢管，避免传输线缆被矸石砸断；

5、喷淋清洁系统包括高压水泵、储水罐体、输水管路、水淋喷头；高压水泵进水端与储水罐体相连，高压水泵出水端通过输水管路与水淋喷头相连；水淋喷头固定在高清摄像机下部，水淋喷头的喷水口朝向高清摄像机的镜头；

6、焦油回收系统包括煤焦油储存罐、输油管路、高压泵、焦油回收盒；高压泵通过输油管路与煤焦油储存罐相连，高压泵另一端与焦油回收盒相连，焦油回收盒固定在水淋喷头的下方。

7、所述计算机分别与高压水泵、氮气增压泵、高压泵电信息连接，通过计算机控制高压水泵、氮气增压泵、高压泵的开闭。

8、优选地，多孔气幕喷头上设有多个出气孔，实现多通道出风，出风时能够形成稳定的空气隔层，阻隔点火物与煤炭燃烧时所产生的煤焦油固体小颗粒，避免污染高清摄像机镜头；多孔气幕喷头为铬不锈钢，具有抗腐蚀、高强度、耐低温的特性。

9、优选地，高清摄像机外壳由改性304不锈钢制成，并且表面涂有丙烯酸防水涂料，具有较强的硬度，以及良好的耐腐蚀性；高清摄像机的各连接处装有防水线圈，具有良好的防水性。

10、优选地，焦油回收盒由超疏水改性的不锈钢构成，其表面具有疏水性的粗糙微观结构，降低了表面摩擦，具有良好的抗腐蚀能力。

11、优选地，传输线缆外层包裹耐热聚氯乙烯，耐热聚氯乙烯是由聚氯乙烯和聚乙烯共混改性的改性聚氯乙烯，具有更好的热稳定性。

12、本实用新型所述煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置的在硐室中安装结构为：根据点火位置，将高清摄像机安装在硐室壁上，高清摄像机镜头朝向点火位置，多孔气幕喷头朝向与高清摄像机的镜头朝向呈90度，多孔气幕喷头喷出的风幕与镜头相距30厘米；水淋喷头安装在高清摄像机下端，水淋喷头的喷水口倾斜朝向高清摄像机的镜头，水淋喷头的喷水口与高清摄像机的镜头之间夹角能够调整；焦油回收盒安装于水淋喷头下端，焦油回收盒前部向上倾斜，确保水滴能够进入焦油回收盒中。

13、本实用新型与现有技术相比，所设计的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置主体结构合理，能够有效监测地下煤炭点火情况，保障煤炭地下气化的顺利进行。多孔气幕喷头喷出氮气时形成的稳定气幕，能够阻隔点火物与煤炭燃烧时所产生的煤焦油固体小颗粒，避免污染镜头，影响监测。水淋喷头能够喷出水流，及时清洁被污染的镜头，保证监测清晰。焦油回收盒能够收集用于清洁镜头后的水滴，水滴中含有煤焦油等物质，合理回收，能够提高煤炭利用率。

技术特征：

1.一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：主体结构包括氮气风幕吹扫系统、高清实时监测系统、喷淋清洁系统、焦油回收系统；氮气风幕吹扫系统包括氮气增压泵、氮气储罐、输气管路、多孔气幕喷头；氮气增压泵进气端与氮气储罐相连，氮气增压泵、氮气储罐安置在地面，氮气增压泵出气端通过输气管路与多孔气幕喷头相连，多孔气幕喷头固定在煤层气化点火区硐室壁上部；

2.根据权利要求1所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述计算机分别与高压水泵、氮气增压泵、高压泵电信息连接，通过计算机控制高压水泵、氮气增压泵、高压泵的开闭。

3.根据权利要求2所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述多孔气幕喷头上设有多个出气孔，实现多通道出风，出风时能够形成稳定的空气隔层，阻隔点火物与煤炭燃烧时所产生的煤焦油固体小颗粒。

4.根据权利要求3所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述多孔气幕喷头为铬不锈钢。

5.根据权利要求3或权利要求4所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述高清摄像机外壳由改性304不锈钢制成，并且表面涂有丙烯酸防水涂料；高清摄像机的各连接处装有防水线圈。

6.根据权利要求5所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述焦油回收盒由超疏水改性的不锈钢构成，其表面具有疏水性的粗糙微观结构。

7.根据权利要求6所述的煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，其特征在于：所述传输线缆外层包裹耐热聚氯乙烯。

技术总结
本发明属于煤炭地下气化工程技术领域，涉及一种煤层点火用气护及自清洁式监控与焦油回收装置，包括氮气风幕吹扫系统、高清实时监测系统、喷淋清洁系统、焦油回收系统；氮气风幕吹扫系统的氮气增压泵将氮气储罐的氮气输送至多孔气幕喷头；高清实时监测系统的计算机与煤层气化点火区的高清摄像机相连；喷淋清洁系统的高压水泵将储水罐体输送至水淋喷头；水淋喷头固定在高清摄像机下部；焦油回收系统通过高压泵、煤焦油储存罐回收焦油回收盒收集的淋洗液，焦油回收盒在水淋喷头下方；该装置能够有效监测地下煤炭点火情况，多孔气幕喷头形成的气幕能够避免镜头污染，水淋喷头能够及时清洁被污染的镜头，焦油回收盒将废水合理回收，提高煤炭利用率。

技术研发人员：李伟,刘健,黄启铭,孙自强,孙希奎,王立才,刘强,周少雷,马彦,解树亮,范建国,隋建才,潘建钟,辛爽,关天举,王刚,程卫民,辛林,宋长勇,邓雪翔,张庆振,陈绍杰,牛茂斐
受保护的技术使用者：山东能源集团有限公司
技术研发日：20230117
技术公布日：2024/1/14