[发明专利]一种地下气化装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化技术领域，具体涉及一种地下气化装置。

背景技术

煤炭地下气化是开采煤炭的一种新工艺，首先从地表沿煤层开掘两条巷道——进气通道和出气通道，然后在煤层中靠下部用一条水平巷道（即气化通道）将进气通道和出气通道连接起来，被巷道所包围的整个煤体，就是将要气化的区域，称之为气化盘区，或称地下气化装置；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。

在煤炭地下气化过程中，气化工作面上会附着煤灰，随着燃烧的进行，煤灰厚度越来越大，达到一定厚度时，在重力的作用下会自动剥落外层，进行灰层变薄，等待再次积累到一定厚度剥落外层（Laboratory studies on combustion cavity growth in lignite coal blocks in the context of underground coal gasification,Sateesh Daggupati et al.Energy,35(2010):2375-2386）。在煤层的燃烧气化过程中，气化工作面上附着的煤灰厚度与煤质特性有关。在燃烧气化过程中，由于煤灰的间隔，气化剂需要渗透过灰层或者从灰层的龟裂处透过灰层才能与煤层接触进行反应，使得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。

现有技术虽然公开了很多地下气化炉，如CN102562025A公开了一种带有水泥石环的煤炭地下气化炉，但均没有解决气化工作面附着有煤灰，影响气化效率的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种地下气化装置，所述地下气化装置包括高压流体吹扫装置，且所述高压流体吹扫装置能够清除附着在煤层气化工作面上的积灰，并且可以实现随着积灰面的移动而移动，解决了由于灰层堆积造成的煤层气化效率低，煤气品质差的问题。

本发明提供一种地下气化装置，包括依次连通的进气通道、气化通道和出气通道，所述地下气化装置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高压流体吹扫装置，用于清除地下煤层气化产生的积灰；所述管道伸出地面部分与拖拽装置连接。

优选地，所述高压流体吹扫装置包括表面开有出气口的流体进入管，以及设置在流体进入管出气口上的若干流体喷射装置。

优选地，所述流体喷射装置为内部开有锥面螺旋管状流体流道的圆柱体；

所述流体喷射装置通过挡环限定在流体进入管上，以防止流体喷射装置脱离流体进入管。

优选地，所述流体流道起始于流体喷射装置圆柱体底面圆心，结束于流体喷射装置圆柱体靠近顶面的侧壁。

优选地，所述流体流道与侧壁相交点的切线与流体喷射装置圆柱体底面的夹角≥30°。

优选地，所述流体流道的螺旋圈数为1/4～5圈。

优选地，所述流体流道的直径为流体喷射装置圆柱体高度的0.08～0.3倍。

优选地，所述流体进入管的进风口与管道的第二端口连接。

优选地，所述流体进入管的出风口封死，或者连接一个流体喷射装置。

优选地，所述地下气化炉连接有监测装置，所述监测装置包括设置于出气通道出气口的煤气测量装置，用于监测出气通道输出煤气中有效成分的含量。

优选地，所述地下气化炉连接有控制装置，用于控制高压流体吹扫装置的启动和拖拽装置拖拽距离。

优选地，所述管道靠近第二端口处设置有防止管道的第二端口埋入灰层的支撑装置；

所述支撑装置为与管道管壁铰接连接的支撑板，所述支撑板在拖拽过程中与管道轴线呈20°以上角度；

或者，所述支撑装置为套在管道靠近第二端口处的支撑套，所述支撑套靠近第二端口处的厚度比远离第二端口处的厚度大。

本发明第二方面提供一种如第一方面所述的地下气化装置的使用方法，所述方法包括如下步骤：

（1）准备地下气化装置：将管道放入气化通道，连有高压流体吹扫装置的管道的第二端口放置于点火点附近；管道第一端口连接拖拽装置；

（2）点火气化煤层：进气通道注入气化剂；出气通道与气化通道的连接处点火，进行煤层的气化；

（3）启动高压流体吹扫装置，对气化过程中煤层煤壁上附着的积灰进行清除；

（4）拖拽高压流体吹扫装置。