[发明专利]一种适用于地下煤气化的移动注气装置及其工作方法

说明书

一种适用于地下煤气化的移动注气装置及其工作方法，包括透气筛管、组合式可伸缩注气管和全向轮推拉机器人，透气筛管沿煤气开采井的长度方向设置用于支撑煤层钻孔的孔壁，组合式可伸缩注气管同轴线安装在透气筛管内。本发明利用全向轮推拉机器人实现沿管线的自动温度检测，根据检测温度控制特定位置的注气量，无需人工在地下施工，无需在气化炉外构筑复杂的密闭墙结构，提高了气化炉构建效率，设计新颖、结构简单、合理高效，有效解决了煤炭地下气化过程中随气化火焰工作面定向移动而精准移动并控制注气量的难题，为煤炭地下气化稳定性注气控制和高效稳定产气提供了技术支持。

技术领域

本发明属于地下煤气化技术领域，具体涉及一种适用于地下煤气化的移动注气装置及其工作方法。

背景技术

由于自然界中存在大量无法人工开采的煤炭资源，人们想到将煤炭在地下原位直接进行燃烧气化产生可燃气体实现资源开发，即为地下煤气化技术。该技术将建井、采煤、气化三大工艺合而为一，具有成本低、安全性高和环境友好的优点，是一种绿色煤炭资源开采技术。煤炭地下气化技术的开发成本约为地面气化炉气化的25-50％，可以作为燃气发电、锅炉燃料以及合成化工产品的原料气，显著降低发电或合成化工产品的成本。煤炭地下气化技术可以显著降低燃煤污染、煤矸石及灰渣的排放，缓解目前的大气雾霾问题，具有广阔的应用前景。在煤炭地下气化过程中，煤层无法移动，只有燃烧界面随注气点而移动，因此这就要求气化剂注入点位置可控，使气化剂与燃烧面反应界面位置实现最优匹配。目前地下煤气化移动注气的技术手段较少，根据查阅已公开中国专利，公开号CN1298058A的中国专利“一种于矿井内生产煤气的地下气化炉”，其结构缺乏注气管在煤层中的注气控制装置，因此不能实现对注气和燃烧的有效控制。公开号 CN1112188A的中国专利“拉管注气点后退式煤层气化方法”采用在注气管线内再植入一小 直径操作管线，当欲后撤注气点时，将操作管线向外拉出一段距离，并向操作管线内注入易 燃流体，使该流体在操作管线的管口处燃烧，将注气管线熔断并使注气点后退。该方法需要 人为操作，工艺复杂，且增加了气化炉注气端的密闭难度，每次操作都要注入可燃气体，对气化炉稳定气化过程造成影响。公开号CN1169501A的中国专利“换管注气点后退式煤层气 化方法”是在煤层生产巷道内放入多条输气管实现注气点后退，采用束管逐管接替注气式 注气点后退方法，此种方法工艺复杂、气化管线布设成本高，难以实现有效精准操作和大规模应用，且该工艺仅适用于埋藏较浅的煤田气化。公开号CN103277082B的中国专利“一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺”通过在气化剂注入巷道轴向依次设置多个注气口， 并通过布置在注气管上的热熔式开启装置来控制注气口的开启，由温度传感器监测煤壁内温度，由控制器控制热熔式开启装置。该控制注气管注气的方法需要人工进入注气巷布设相关装置，工序复杂且安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种适用于地下煤气化的移动注气装置及其工作方法，该装置能够在井下根据燃烧情况自动控制注气位置以及注气量，在节约成本的同时优化燃烧效果，降低污染，提升产气量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种适用于地下煤气化的移动注气装置，包括透气筛管、组合式可伸缩注气管和全向轮推拉机器人，透气筛管沿煤气开采井的长度方向设置用于支撑煤层钻孔的孔壁，组合式可伸缩注气管同轴线安装在透气筛管内；全向轮推拉机器人沿组合式可伸缩注气管的内部移动，根据井下煤层燃烧情况自动控制组合式可伸缩注气管需要注气的位置轴向伸长产生透气间隙，使可伸缩注气管与透气筛管的筛孔连通后注入气化剂，注气完成后全向轮推拉机器人再将组合式可伸缩注气管伸长的部分压缩恢复到密封状态。