[发明专利]地下热-气联产气化设备、煤田火区前沿治理系统和方法

权利要求书

1.一种地下热-气联产气化设备，其特征在于，

包括设在火区边界的钻孔，所述钻孔穿过岩层(7)且钻孔孔底延伸至煤层(8)的底板(81)，钻孔中安装有热提取装置(1)，所述热提取装置(1)包括置入钻孔中的环形超长重力热管(11)，所述环形超长重力热管(11)的中空管壁中填充有换热工质(12)，环形超长重力热管(11)由下至上分为吸热段(11-1)和绝热段(11-2)，且环形超长重力热管(11)露出钻孔口的中空管壁通过蒸汽输送管(14)连接至一换热利用系统(15)的入口，换热利用系统(15)的出口通过冷凝工质输送管(16)与环形超长重力热管(11)吸热段(11-1)的中空管壁连通；

所述环形超长重力热管(11)中设有液态二氧化碳致裂增透装置(2)和液化气点火引燃装置(3)，所述液态二氧化碳致裂增透装置(2)包括液态二氧化碳输送隔热套管(21)，液化气点火引燃装置(3)包括点火丝(31)、液化气输送套管(34)和点火液氧输送套管(35)，所述液态二氧化碳输送隔热套管(21)、点火丝(31)、液化气输送套管(34)和点火液氧输送套管(35)与环形超长重力热管(11)的延伸方向一致且各套管、点火丝(31)伸入钻孔一端与钻孔孔底之间的距离小于环形超长重力热管(11)伸入钻孔一端与钻孔孔底之间的距离，所述液态二氧化碳输送隔热套管(21)露出钻孔的一端外接至液态二氧化碳供给系统(24)，点火丝(31)、液化气输送套管(34)和点火液氧输送套管(35)露出钻孔的一端外接至点火供气系统(36)；

一气化液氧输送套管(61)和一气体收集套管(52)与液态二氧化碳输送隔热套管(21)并列置入环形超长重力热管(11)中，且气化液氧输送套管(61)、气体收集套管(52)伸入钻孔一端与钻孔孔底之间的距离小于环形超长重力热管(11)伸入钻孔一端与钻孔孔底之间的距离，气化液氧输送套管(61)和气体收集套管(52)露出钻孔的一端分别外接至一供气装置(63)和产气收集装置(53)。

2.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

所述气体收集套管(52)伸入钻孔的末端设有大分子分离膜(51)。

3.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

环形超长重力热管(11)内与环形超长重力热管(11)垂直设有一固定支架板(17)，所述固定支架板(17)表面开设有供点火丝(31)和各套管穿过的限位通孔。

4.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

所述液态二氧化碳输送隔热套管(21)外套设有隔热保温环(22)，隔热保温环(22)中填充有隔热保温材料以隔绝外部高温。

5.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

所述点火丝(31)伸入钻孔一端与钻孔底部之间的距离小于液化气输送套管(34)伸入钻孔一端与钻孔底部之间的距离但大于点火液氧输送套管(35)伸入钻孔一端与钻孔底部之间的距离。

6.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

所述点火丝(31)为电极丝，电极丝伸入钻孔的末端设有点火钝体(32)，且电极丝外包裹有陶瓷管(33)。

7.根据权利要求3所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

各套管和固定支架板(17)为不锈钢材质。

8.根据权利要求1所述的地下热-气联产气化设备，其特征在于，

还包括一用于在置入环形超长重力热管(11)前对钻孔内壁煤岩致裂增透的脉动水力致裂装置(4)，所述脉动水力致裂装置(4)包括脉动注水泵系统(41)和与之相连的水力输送套管(42)，水力输送套管(42)外沿其长度方向间隔分布多个封孔器(43)，各封孔器(43)通过高压细软管(44)与一手压泵(46)相连，所述水力输送套管(42)在相邻封孔器(43)之间的管壁上分布设有多个筛孔(45)。