本發(fā)明涉及煤炭地下氣化技術領域，具體而言，涉及一種煤炭地下氣化點火裝置及方法。

背景技術：

目前，在鉆孔式煤炭地下氣化技術在點火過程中，常用的點火方法包括焦炭點火、電點火和硅烷點火，但由于鉆孔埋深較大，孔徑不足，以及鉆孔底部積聚地下水等原因，使用焦炭點火時，焦炭在投放過程中易堵塞鉆孔；使用電點火時，電熱絲被水浸泡后容易發(fā)生短路；使用硅烷點火時，當硅烷氣體鉆孔內部流動時，一方面硅烷遇到空氣極易發(fā)生爆炸性燃燒，另一方面硅烷遇水又無法燃燒，可見這些點火方式的可控性較差，點火裝置的投送難度大，具有一定的危險性。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化點火裝置及方法，旨在現(xiàn)有的點火裝置可控性差導致的存在危險性的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種煤炭地下氣化點火裝置。該裝置包括：加熱裝置、兩端開口的第一管體和兩端開口的第二管體。其中，第一管體用于輸送氧化劑；第二管體套設于第一管體外且與第一管體相連接，并且，第二管體的內壁與第一管體的外壁之間的間隙形成環(huán)形空間；加熱裝置設置于環(huán)形空間內，加熱裝置用于加熱氧化劑。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，加熱裝置包括：電熱絲和兩端開口的絕緣管；其中，兩端開口的絕緣管套設于第二管體外且置于第一管體內；電熱絲繞設于絕緣管的外壁。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，加熱裝置還包括：多個絕緣環(huán)，各絕緣環(huán)均套設于電熱絲外。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，絕緣管的外壁開設有螺旋狀凹槽，電熱絲置于凹槽內。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，還包括：接線柱和兩個環(huán)形連接板；其中，第一管體的兩端與第二管體的相對應的兩端分別通過各環(huán)形連接板相連接，以使環(huán)形空間為封閉環(huán)形空間；接線柱穿設于任意一個環(huán)形連接板，并且，接線柱置于封閉環(huán)形空間內的一端與電熱絲相連接。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，絕緣環(huán)為陶瓷環(huán)。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火裝置中，絕緣管為陶瓷管。

本發(fā)明中第二管體套設于第一管體外，加熱裝置設置于第一管體與第二管體形成的環(huán)形空間內，第一管體可以輸送氧化劑，加熱裝置則對該氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

另一方面，本發(fā)明還提出了一種煤炭地下氣化點火方法。該方法包括如下步驟：放置步驟，將點火裝置置于預先鉆設的出氣孔內；點火步驟，將點火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預設溫度后，向點火裝置的第一管體內通入氧化劑。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火方法中，在放置步驟之前可以包括：鉆設步驟，鉆設兩個垂直井，并使各垂直井與出氣孔構成三角形；貫通步驟，將各垂直井的底部、以及各垂直井的底部與出氣孔的底部貫通。

進一步地，上述煤炭地下氣化點火方法中，出氣孔為垂直井。

本發(fā)明中加熱裝置將氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化點火裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化點方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化點方法的又一流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的煤炭地下氣化點方法中，出氣孔和各垂直井的位置示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

裝置實施例：

參見圖1，圖中示出了本實施例提供的煤炭地下氣化點火裝置的優(yōu)選結構。如圖所示，該裝置包括：第一管體1、第二管體2和加熱裝置3。

其中，第一管體1的兩端和第二管體2的兩端均為開口端，第二管體2套設于第一管體1外且與第一管體1相連接。第二管體2的外壁與第一管體1的內壁之間的間隙形成環(huán)形空間，加熱裝置3設置于該環(huán)形空間內。第一管體1可以輸送氧化劑，加熱裝置3則對該氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，使煤層溫度逐漸升高，直到煤層開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的。具體實施時，氧化劑可以由氮氣和氧氣混合而成，該氧化劑中的氧氣濃度可以為30％～50％，該氧化劑的流量可以為1.5～1.9m³/h。第一管體1和第二管體2均可以為不銹鋼管。

本實施例中，第二管體2套設于第一管體1外，加熱裝置3設置于第一管體1與第二管體2形成的環(huán)形空間內，第一管體1可以輸送氧化劑，加熱裝置3則對該氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

上述實施例中，加熱裝置3可以包括：絕緣管31和電熱絲32。其中，絕緣管31可以為的兩端開口的陶瓷管，絕緣管31套設于第二管體2外且置于第一管體1內，即絕緣管31置于環(huán)形空間內。絕緣管31的外壁可以開設有螺旋狀的凹槽(圖中未示出)，電熱絲32則螺旋置于凹槽內，電熱絲32與電源接通，通過控制電熱絲32的發(fā)熱功率即可控制氧化劑的溫度，進而可以實現(xiàn)對氧化劑的加熱。具體實施時，凹槽可以深一些，以使電熱絲32完全置于凹槽內，進而使電熱絲32與第一管體1和第二管體2均不發(fā)生接觸，以防止電熱絲32短路。

上述實施例中，加熱裝置3還可以包括：多個絕緣環(huán)(圖中未示出)。各絕緣環(huán)均套設于電熱絲32外，以進一步使電熱絲32與第一管體1和第二管體2均不發(fā)生接觸，進而進一步防止電熱絲32短路。具體實施時，各絕緣環(huán)均可以為圓柱狀陶瓷環(huán)，圓柱狀陶瓷環(huán)的內徑略微大于電熱絲32的外徑，且各圓柱狀陶瓷環(huán)的高度較小，以便于電熱絲32可以螺旋狀纏繞在凹槽內。

上述實施例中，還可以包括：接線柱(圖中未示出)和兩個環(huán)形連接板(圖中未示出)。其中，第一管體1的兩端與第二管體2的相對應的兩端分別通過各環(huán)形連接板相連接，進而使環(huán)形空間為封閉的環(huán)形空間，從而防止加熱裝置3從環(huán)形空間掉出。接線柱可以穿設于任意一個環(huán)形連接板，并且，接線柱置于環(huán)形空間內的一端與電熱絲32相連接，而接線柱置于環(huán)形空間外的一端則可以與電源相連接。

綜上，本實施例中第二管體套設于第一管體外，加熱裝置設置于第一管體與第二管體形成的環(huán)形空間內，第一管體可以輸送氧化劑，加熱裝置則對該氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

方法實施例：

參見圖2，圖2為本實施例提供的煤炭地下氣化點火方法的流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

放置步驟s210，將點火裝置置于預先鉆設的出氣孔內。

具體地，將點火裝置置于預先鉆設的出氣孔4內，出氣孔4可以為垂直井，出氣孔4的底部接近煤層的底板，且出氣孔4與定向鉆孔6相貫通。點火裝置的具體結構參見上述裝置實施例中的說明即可，此處不再贅述。

點火步驟s220，將點火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預設溫度后，向點火裝置的第一管體內通入氧化劑。

具體地，將點火裝置的電熱絲32接通電源，待電熱絲32的溫度升至預設溫度后，例如待電熱絲32的溫度升至300℃左右后，再向點火裝置的第一管體1內通入氧化劑。需要說明的是，預設溫度可以根據(jù)實際而定，本實施例對其不做任何限定。

本實施例中，加熱裝置將氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

參見圖3，圖3為本實施例提供的煤炭地下氣化點火方法的又一流程圖。如圖所示，該方法包括如下步驟：

鉆設步驟s310，鉆設兩個垂直井，并使各垂直井與出氣孔構成三角形。

具體地，參見圖4，在出氣孔4的附進鉆設兩個垂直井5，并使各垂直井5與出氣孔4構成三角形，各垂直井5均用于出氣。具體實施時，各垂直井5的底部均可以接近煤層的底板。

貫通步驟s320，將各垂直井的底部、以及各垂直井的底部與出氣孔的底部貫通。

放置步驟s330，將點火裝置置于預先鉆設的出氣孔內。

點火步驟s340，將點火裝置的電熱絲接通電源，待電熱絲的溫度升至預設溫度后，向點火裝置的第一管體內通入氧化劑。

本實施例中，出氣孔與各垂直井構成三角形，而三角形的區(qū)域面積較小，便于點火過程中熱量的積聚，可以加快點火成功的速度。

綜上，本實施例中加熱裝置將氧化劑進行加熱，被加熱的氧化劑可以與煤層進行氧化反應，且煤層經(jīng)對流傳熱吸收熱量而逐漸升溫，有助于提高煤層與氧化劑發(fā)生的氧化反應速率，同時氧化反應是一種放熱反應，因此在高溫的氧化劑氣氛中，當煤層中的熱量積聚到一定程度，煤層就會開始自燃，進而實現(xiàn)了對煤層點火的目的，操作簡單，不會堵塞鉆孔，提高了安全性。

需要說明的是，本實施例提供的煤炭地下氣化點火裝置和煤炭地下氣化點火方法原理相同，相關之處可以相互參照。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。