[发明专利]用于煤炭地下气化工艺的喷头设备及其操作方法

摘要

本发明提供了一种用于煤炭地下气化工艺的喷头设备，基于注入井内衬管作为移动通道，包括如下部件：（a）止回阀；（b）机械剪切装置；（c）喷嘴；（d）支撑件；（e）分布式温度、压力和声波传感器；（f）气动保护塞；止回阀中心、机械剪切装置中心和喷嘴主体中心构成喷头氧化剂通道，喷头设备与注入井内衬管之间的环隙空间以及喷嘴主体与喷嘴外壳之间的环隙空间构成喷头冷却剂通道。本发明的喷头设备进行煤炭地下气化过程时，操作起来更为灵活方便，可以大幅缩短现有技术回退法的回退周期和/或回退距离，实现煤炭地下气化工艺的连续稳定运行。利用本发明的喷头设备可以安全稳定地使用高浓度氧化剂，可以获得高质量且质量稳定的产品气。

主权项

用于煤炭地下气化工艺的喷头设备，基于注入井内衬管作为移动通道，其特征在于：所述喷头设备包括如下部件：（a）止回阀，用于阻止逆向易燃易爆气体污染、损坏上游设备；（b）机械剪切装置，设于止回阀下游，用于在必要时剪断喷嘴以撤回其它设备；（c）喷嘴，设于机械剪切装置下游，包括喷嘴主体和喷嘴外壳，二者之间设有环形间隙，喷嘴主体处于低温环境，用于向燃烧和气化区喷射高浓度氧化剂，喷嘴外壳处于高温环境，用于向燃烧和气化区喷射冷却剂，喷嘴外壳远端装有气密性密封的快速连接器，用于在点火阶段连接、输送和断开地下点火设备；（d）支撑件，包括止回阀支撑件和喷嘴外壳支撑件，分别设于止回阀外壳和喷嘴外壳的外部，用于喷头设备的扶正定位和环隙密封；止回阀支撑件由3‑4个支撑部件组成，支撑部件之间的夹角为90‑120°，距离止回阀近端0‑30mm，支撑部件包括U型支撑脚、弹簧和滚轮；喷嘴外壳支撑件为环状支撑圈，距离喷嘴外壳远端0‑30mm，支撑件包括U型支撑圈、弹簧和密封圈；（e）分布式温度、压力和声波传感器，分别设于注入井内衬管外部，喷头设备外部和喷嘴主体内部，用于喷头设备工艺参数的监测和控制；（f）气动保护塞，设于喷嘴的顶端，用于喷头设备进入井下时保护喷嘴设备；喷头设备的各部件通过外部抓钩连接器或快速连接器或带有卡口/定位螺栓的螺纹或法兰螺栓实现非焊接连接并提供有效地气密性密封，止回阀中心、机械剪切装置中心和喷嘴主体中心构成喷头氧化剂通道，喷头设备与注入井内衬管之间的环隙空间以及喷嘴主体与喷嘴外壳之间的环隙空间构成喷头冷却剂通道。