專利名稱：變截面流道煤層地下氣化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭地下技術(shù)范疇，特別涉及變截面流道煤層地下氣化爐，尤其應(yīng)用于礦井遺棄煤炭資源的直接地下氣化。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的煤炭地下氣化爐在煤層中開鑿氣流與氣化通道，其通道斷面在4m2左右，采用普通的煤巷支護(hù)方式支護(hù)(如金屬支架、木支架支護(hù)、磚碹、干插片支護(hù)等)由于氣流通道斷面大，流動(dòng)速度低，熱交換效果差，使得煤氣出口溫度高，氣化熱效率低。氣化通道是普通煤巷，氣化反應(yīng)表面積小，分子擴(kuò)散系數(shù)小，使氣化反應(yīng)效率低。由于上述原因，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定性降低，因此必須建立具有強(qiáng)化氣化反應(yīng)過程的地下氣化爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變截面流道煤層地下氣化爐，該氣化爐能夠強(qiáng)化煤炭地下氣化過程。與以往的氣化爐點(diǎn)火升溫過程和空氣煤氣生產(chǎn)過程相比，本發(fā)明氣化爐升溫迅速，縮短生產(chǎn)出合格煤氣的時(shí)間，空氣煤氣生產(chǎn)過程穩(wěn)定，熱效率得到很大提高。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在礦井中選擇合適的煤層，在煤層中建立長通道、大斷面U型氣化爐，把礦井遺棄的煤炭資源直接氣化，生產(chǎn)燃?xì)夂秃铣蓺狻５叵職饣癄t主要由氣流通道、氣化通道和輔助氣流通道組成，必要時(shí)可增設(shè)一條或多條輔助氣流通道。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作一詳細(xì)的說明。
附圖為本發(fā)明變截面流道煤層地下氣化爐結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、6氣流通道，2防塵蓄熱墻，3覆蓋層，4煤層，5輔助氣流通道，7啟動(dòng)源松散煤堆，8小擾流煤堆，9穹形曲面氣化工作面，10氣化通道。
在氣流通道(1)、(6)和輔助氣流通道(5)中設(shè)置防塵蓄熱墻(2)。當(dāng)氣流通道作為排氣通道時(shí)，可降低煤氣中的灰塵、焦油，吸收煤氣顯熱，降低煤氣出口溫度；當(dāng)氣流通道作為進(jìn)氣通道時(shí)，防塵蓄熱墻可釋放熱量，加熱氣化劑，從而提高氣化劑溫度，提高氣化反應(yīng)速率。防塵蓄熱墻(2)還可以起到提高氣流通道穩(wěn)定性，延長其服務(wù)時(shí)間的作用。在氣化通道(10)中，施工穹形曲面氣化工作面(9)，并相應(yīng)地設(shè)置啟動(dòng)源松散煤堆(7)，作為啟動(dòng)能源，形成變截面氣化通道，增加氣化反應(yīng)比表面積；由于擾流作用，提高了氣化劑分子擴(kuò)散系數(shù)；松散煤堆易于燃燒，可迅速提高氣化爐溫度，起到啟動(dòng)源的作用。變截面流道煤層地下氣化爐能夠提高氣化反應(yīng)速率和熱效率，因而有利生產(chǎn)過程煤氣質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定。
防塵蓄熱墻(2)布置方法和結(jié)構(gòu)是將氣流通道分成三個(gè)部分，靠近氣化通道(10)一側(cè)的1/3長度上，每隔20m設(shè)置一道防塵蓄熱墻(2)，中間1/3長度上，每隔15m設(shè)置一道防塵蓄熱墻，上部1/3長度上，每隔10m設(shè)置一道防塵蓄熱墻。防塵蓄熱墻用普通蓄熱磚砌成花墻，面積占?xì)饬魍ǖ澜孛娴?/2左右，在氣流通道中交錯(cuò)排列。
變截面氣化通道布置方法和結(jié)構(gòu)是將氣化通道(10)每隔10m做成一個(gè)10m長，2m高的穹形曲面氣化工作面(9)，并在穹形曲面相應(yīng)的位置設(shè)置松散煤堆(7)。煤堆距氣化通道底部0.5m，距穹形曲面1～1.5m，距氣化通道頂部0.5m以上，長度約8m，自然堆放。在穹形曲面以外的其他部分，設(shè)置小松散擾流煤堆(8)，煤堆在氣化通道(10)中部，截面占?xì)饣ǖ赖囊话胱笥摇?br> 具體實(shí)施例方式
煤炭地下氣化示范工程所示變截面流道煤層地下氣化爐。在氣化煤層中開鑿出U型氣化爐，在氣化爐設(shè)計(jì)施工時(shí)，在氣流通道中設(shè)置防塵蓄熱墻，在氣化通道中設(shè)置曲面氣化工作面和煤堆。本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)了兩個(gè)變截面地下氣化爐，氣流通道長度分別為270m和290m，氣化通道長度分別為110m和130m。在270m的氣流通道中，靠近氣化通道一側(cè)90m的長度上，每隔20m設(shè)置一道防塵蓄熱墻，中部90m長度上，每隔15m設(shè)置一道，上部90m長度上，每隔10m設(shè)置一道。在氣化通道中每隔10m做成一個(gè)10m長，2m高的穹型曲面，并在穹形曲面相應(yīng)的位置設(shè)置松散煤堆，在穹形曲面其他部位設(shè)置小的松散擾流煤堆。
本實(shí)施例點(diǎn)火約40小時(shí)，即能獲得合格空氣煤，下表所示是空氣煤氣組分，熱值及平均產(chǎn)量，生產(chǎn)情況良好。

權(quán)利要求
1.變截面流道煤層地下氣化爐，在礦井中選擇合適的煤層，在煤層中開鑿U型氣化爐，地下氣化爐主要由氣流通道(1)、(6)和氣化通道(10)組成，必要時(shí)可增設(shè)一條或多條輔助氣流通道(5)，其特征在于在氣流通道(1)、(5)、(6)中設(shè)置防塵蓄熱墻(2)，在氣化通道(10)中，施工穹形曲面氣化工作面(9)，并相應(yīng)地設(shè)置啟動(dòng)源松散煤堆(7)，形成變截面氣化通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變截面流道煤層地下氣化爐，其特征在于將氣流通道分成三個(gè)部分，靠近氣化通道(10)一側(cè)的1/3長度上，每隔20m設(shè)置一道防塵蓄熱墻(2)，中間1/3長度上，每隔15m設(shè)置一道防塵蓄熱墻，上部1/3長度上，每隔10m設(shè)置一道防塵蓄熱墻，防塵蓄熱墻用普通蓄熱磚砌成花墻，面積占?xì)饬魍ǖ澜孛娴?/2左右，在氣流通道中交錯(cuò)排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的變截面流道煤層地下氣化爐，其特征在于氣化通道(10)每隔10m做成一個(gè)10m長，2m高的穹形曲面氣化工作面(9)，并在穹形曲面相應(yīng)的位置設(shè)置松散煤堆(7)，煤堆距氣化通道底部0.5m，距穹形曲面1～1.5m，距氣化通道頂部0.5m以上，長度約8m，自然堆放。在穹形曲面氣化工作面(9)以外的其他部分，設(shè)置小松散擾流煤堆(8)，煤堆在氣化通道(10)中部，截面占?xì)饣ǖ赖囊话胱笥摇?br> 全文摘要
本發(fā)明屬于地下煤炭氣化的一種變截面流道地下氣化爐結(jié)構(gòu)，在地下煤層中開鑿出具有氣流通道與氣化通道的U形氣化爐，在氣流通道中交錯(cuò)設(shè)置防塵蓄熱墻，防塵蓄熱墻采用蓄熱磚砌成花墻結(jié)構(gòu)，能夠起到降低煤氣中灰塵、焦油，吸收煤氣中顯熱和降低煤氣溫度的作用。當(dāng)采用反向鼓風(fēng)時(shí)，蓄熱墻放熱，提高氣化劑溫度。氣流通道開鑿成變截面氣流通道，形成曲面通道，增加了氣化反應(yīng)工作面面積，提高了氣化劑分子擴(kuò)散系數(shù)。上述措施能夠提高氣化反應(yīng)效率和熱效率，有效地提高地下氣化過程中煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)E21B43/00GK1474030SQ0212544
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者梁杰, 余力, 劉淑琴, 徐志偉, 梁 杰 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū))