[发明专利]煤炭地下气化同轴管道装置及其气化方法

权利要求书

1.煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：包括设置在地面上并位于钻孔周围的支架，钻孔的下端伸入到煤层内部，钻孔内设置有冲孔管，冲孔管下端伸入到煤层上部边缘，冲孔管上端同轴向连接有下外管，下外管的下端伸入到钻孔上端口内并与冲孔管上端螺纹连接，下外管上端同轴向设置有上外管，下外管上部和上外管下部套设有管箍，管箍内圈均与下外管上部及上外管下部的外圆螺纹连接，上外管上端口固定设置有上堵板，上堵板的中心处开设有圆孔，圆孔内穿设有内管，内管下端伸入到距离煤层底部10-20cm的位置，内管下端低于冲孔管下端，内管上螺纹连接有位于上堵板上的螺母，螺母下端面与上堵板上表面之间设置有环形的密封垫板，下外管固定设置在支架上，上外管的侧部沿径向方向连接有产气管接头。

2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：内管的下端口固定设置有下堵板，下堵板上开设有下注气孔，内管下端侧部沿圆周方向开设有若干个均位于煤层内的侧注气孔。

3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：产气管接头的内侧设置有温度传感器。

4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：冲孔管下端紧挨目标煤层的上表面。

5.根据权利要求4所述的煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：下外管与冲孔管之间的螺纹连接处、管箍内圈与下外管上部及上外管下部的外圆的螺纹连接处均设置有螺纹密封胶。

6.根据权利要求5所述的煤炭地下气化同轴管道装置，其特征在于：内管和冲孔管均由多节同轴向螺纹连接而成。

7.如权利要求6所述的煤炭地下气化同轴管道装置的气化方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在地面垂直或一定倾角向下钻孔，钻到煤层底部后，即到达目标深度后停止钻进；

（2）向钻孔内下入冲孔管，冲孔管的外径与钻孔的内径相当，冲孔管下端伸入到煤层上表面后停止下冲孔管，然后将下外管的下端拧到最上一节下冲孔管的上端，螺纹连接拧紧后，将下外管固定到支架上；

（3）将上外管同轴向放置到下外管上，将内管穿过上堵板上的圆孔向下下入到下外管和冲孔管内，当内管的下端低于冲孔管下端并距离煤层底部10-20cm后停止下外管，并将最上一节内管上套上密封垫板，然后拧上螺母，将圆孔密封，并限定内管的位置；

（4）将上外管和内管向上抬起，通过内管与冲孔管之间的环形空腔下入抽水管将煤层底部暂存的水抽出，然后再对煤层底部进行干燥，干燥后在下外管上方将远距离电子打火器送入到内管下端侧部的侧注气孔附近的上方；

（5）通过内管上端口向内管内源源不断地注入空气和纯氧混合气体，空气和纯氧混合气体通过侧出注气孔和下注气孔排到煤层内部时，启动电子打火器，点燃煤层，然后撤收远距离电子打火器；

（6）煤层点燃后，通过产气管接头处的温度传感器若气体温度上升并保持不再下降说明点火成功，同时用气相测谱仪分析产气管接头气体成分，若气体中的氢气，一氧化碳，甲烷含量符合要求也说明点火成功；点火不成功就重复步骤（5）再次启动远距离电子打火器点火，直到点燃为止；

（7）然后将上外管放置到下外管上并用管箍螺纹连接紧固，在产气管接头的外端连接上煤气收集管道，煤炭气化燃烧后产生的含有氢气、一氧化碳、甲烷气体的可燃气体由内管与冲孔管之间向上经上外管侧部设置的产气管接头和煤气收集管道后收集起来；

（8）当本次气化区域的煤炭已经完全气化之后，拧动螺母，使内管向上移动一定长度后对煤层上部区域进行气化，直到将内管下端周围的煤层自下而上依次气化完全。

8.根据权利要求7所述的煤炭地下气化同轴管道装置的气化方法，其特征在于：空气和纯氧混合气体的流速为20-50升每分钟，确保煤炭在氧气不足的情况下一直气化燃烧，并且不会熄火，从而使煤炭在气化过程中产生更多的氢气、一氧化碳、甲烷气体。

9.根据权利要求7所述的煤炭地下气化同轴管道装置的气化方法，其特征在于：步骤（２）中将下外管固定到支架上后，先使用螺纹密封胶将下外管内壁与冲孔管上端外壁之间进行密封，然后在下外管的外壁与钻孔上端口之间的间隙填充水泥砂浆进行密封。

10.根据权利要求7所述的煤炭地下气化同轴管道装置的气化方法，其特征在于：步骤（７）中上外管放置到下外管上并用管箍螺纹连接紧固后，再使用螺纹密封胶将管箍内壁分别与上外管和下外管的外壁之间进行密封。