地下氣化爐調整控制系統的製作方法
2024-02-28 22:04:15
專利名稱：地下氣化爐調整控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於煤炭地下氣化生產領域，特別涉及一種地下氣化爐調整控制系統。
背景技術：
在確定的地質條件下，地下氣化爐型和氣化劑的氣氧比、注入速度、注入壓力及煤氣抽出壓力等因素，決定了煤氣的組分和產量。目前還不明了地下氣化爐運行狀態，對上述諸因素的相互關係，尚無明確結論。現有的多數地下氣化爐隨著氣化過程的進行，煤氣的產量和質量都逐漸下降，不得不反覆改換注抽氣方向，維持氣化爐間歇式的低速運行。當然更缺少連續穩定運行的控制方式和手段。
發明內容
本發明的目的是提供一種地下氣化爐調整控制系統。大規模生產煤氣的地下氣化爐群以選用規格較大的U型爐為宜，實行單向注入氣化劑，連續氣化。為保證主要氣化過程只在氣化工作面內平穩進行，採用分段隔離破管注劑技術，嚴格控制氣化劑的注入方式和強度，對各爐實行單獨調控是本發明的主要方案。
本發明採用分段隔離破管注劑技術，由氣化劑控制壁龕(1)、氧氣支管(2)、水蒸汽支管(3)、氧氣導管(4)、水蒸汽導管(5)、氣化劑混合器(6)、混合氣化劑管(7)、帶風門的隔離牆(8)、安全隔離帶(9)、氣化劑通道(10)、氣化工作面(11)、洩放氣化劑三通(12)、定溫燃融擋板(13)、定溫燃融墊板(14)、煤氣控制壁龕(15)、煤氣導管(16)、密閉牆(17)、煤氣通道(18)、集中控制巷(19)、煤氣支管(20)、洩水巷(21)組成。
1.在所述的氣化劑控制壁龕(1)中，從氧氣支管(2)(或氧氣輸送支巷)和水蒸汽支管(3)分別接出氧氣導管(4)和水蒸汽導管(5)，其末端接入氣化劑混合器(6)，混合器(6)的另一側接混合氣化劑管(7)始端。
a.鋼質混合氣化劑管(7)經兩道帶風門的隔離牆(8)通過安全隔離帶(9)進入氣化區，敷設於氣化劑通道(10)中，末端止於氣化工作面(11)。在鋼質混合氣化劑管(7)上，每隔3～5m夾裝鋼質的洩放氣化劑三通(12)，三通(12)支管埠安放定溫燃融擋板(13)。
b.氣化劑通道(10)中每隔6～10m設一道帶風門的隔離牆(8)，兩牆之間容納兩個三通(12)。
c.氧氣導管(4)和水蒸汽導管(5)及混合氣化劑管(7)上都裝設電控液動閥門和壓力、流量、溫度直讀儀表與相應傳感器，用以對汽氧比和流量的監測與調控。
2.在所述的煤氣控制壁龕(15)中設煤氣輸出導管(16)，其始端經兩道密閉牆(17)通過安全隔離帶(9)進入煤氣通道(18)上端，導管(16)末端接入集中控制巷(19)中的煤氣支管(20)或煤氣輸送支巷。
導管(16)上裝設電控液動閥門和壓力、流量、溫度直讀儀表與相應傳感器及煤氣採樣接口，用以對煤氣流量的監測調控和煤氣組分樣本的採集。
3.在所述的煤氣通道(18)下端通過安全隔離帶(9)的兩側，設置兩道帶風門的隔斷牆(8)。
4.在所述的氣化工作面(11)始端由氣化劑輸入餘壓提供正壓，末端由煤氣抽出系統提供負壓，由此形成氣化爐區的單向氣體流動系統。
5.所述的定溫燃融擋板(13)和定溫燃融墊板(14)，設定其燃融溫度高於煤層燃點溫度，但高出量要在100℃之內。
本發明的突出特點是採用分段隔離破管注劑技術。在氣化劑通道(10)中設置了夾裝洩放氣化劑三通(12)的混合氣化劑管(7)，三通支管口安放了定溫燃融擋板(13)，在氣化劑通道(10)中每隔6～10m設一道帶風門的隔離牆(8)。
本發明的有益效果是根據對氣化爐運行狀態監測裝置獲得的信息，經氣化過程參量關聯的計算機分析系統處理後，優化出最佳運行控制參量，通過本發明對氣化爐運行參數進行調控，將氣化爐運行於理想狀態，即(1)分別調整氧氣導管閥門和水蒸汽導管閥門的不同開度，使得兩管流量達到需要的汽氧比。
(2)分別調整混合氣化劑管閥門和煤氣輸出導管閥門的不同開度，使氣化劑流量、煤氣流量、正負壓差達到預期值。
下面結合附圖和實施例對本發明作一詳細描述。
圖1為本發明系統平面示意圖；圖2為本發明圖1中S所示洩放氣化劑三通放大示意圖；圖3為本發明圖1中A-A、E-E所示集中控制巷和氣化劑控制壁龕斷面示意圖；
圖4為本發明圖1中B-B洩水巷斷面示意圖；圖5為本發明圖1中C-C氣化劑通道斷面示意圖；圖6為本發明圖1中D-D煤氣通道斷面示意圖；圖7為本發明圖1中F-F氣化工作面斷面示意圖；圖8為本發明圖1中G-G安全隔離帶斷面示意圖；圖9為本發明圖1中H-H U型水封斷面示意圖。
具體實施例方式
參見圖1、2、6，氣化劑控制壁龕1，氧氣支管2，水蒸汽支管3，氧氣導管4，水蒸汽導管5，氣化劑混合器6，混合氣化劑管7，帶風門的隔離牆8，安全隔離帶9，氣化劑通道10，氣化工作面11，洩放氣化劑三通12，定溫燃融擋板13，定溫燃融墊板14，煤氣控制壁龕15，煤氣導管16，密閉牆17，煤氣通道18，集中控制巷19，煤氣支管20，洩水巷21。
圖1是個比較典型完整的單個地下氣化爐調整控制系統平面示意圖，表明了地下氣化爐的主要結構。突出表明了分段隔離破管注劑結構，實現對氣化爐的直接有效調整控制。
圖2是洩放氣化劑三通示意圖，表明了洩放氣化劑三通的詳細結構。
圖3-9是地下氣化爐調整控制系統巷道斷面示意圖，表明了集中控制巷、控制壁龕、洩水巷、氣化劑通道、煤氣通道、氣化工作面、安全隔離帶、U型水封的主要結構。
本發明的調整控制是這樣實現的1.在所述的氣化劑控制壁龕1中，從氧氣支管2(或氧氣輸送支巷)和水蒸汽支管3分別接出氧氣導管4和水蒸汽導管5，其末端接入氣化劑混合器6，混合器6的另一側接混合氣化劑管7始端。兩導管和混合氣化劑管7上都裝設電控液動閥門和壓力、流量、溫度直讀儀表與相應傳感器，用以對汽氧比和流量的監測與調控。混合氣化劑管7經兩道帶風門的隔離牆8通過安全隔離帶9進入氣化區，敷設於氣化劑通道10中，末端止於氣化工作面11。
a.所述的鋼質混合氣化劑管7上，每隔3～5m夾裝鋼質的洩放氣化劑三通12，於三通12支管埠安設定溫燃融擋板13。擋板抗壓強度高於管內氣體對其壓力，並具應有餘度。
b.為阻斷氣化劑或氣化燃燒進入未氣化的氣化劑通道，在氣化劑通道10中每隔6～10m設一道帶風門的隔離牆8，兩牆之間容納兩個三通12。
2.所述煤氣控制壁龕15中設煤氣輸出導管16，其始端經兩道密閉牆17通過安全隔離帶進入煤氣通道18上端，末端接入集中控制巷19中的煤氣支管20或煤氣輸送支巷，用以輸出煤氣。導管上裝設電控液動閥門和壓力、流量、溫度直讀儀表與相應傳感器及煤氣採樣接口，用以對煤氣流量的監測調控和煤氣組分樣本的採集。
3.本發明的分段隔離破管注劑技術是①設定定溫燃融擋板13的燃融點略高於煤層燃點，在氣化工作面11接近或到達時，定溫燃融擋板13燃燒融碎，氣化劑從三通12支管埠洩出，對氣化工作面11實現自動控制式的階段跟進注入氣化劑。
②當定溫燃融擋板13不能燃燒融碎時，要從混合氣化劑管7始端送入炸藥包到欲開口處引爆，炸碎擋板，氣化劑從三通12支管埠洩出，對氣化工作面11實現人工控制式的階段跟進注入氣化劑。
③氣化劑通道10和煤氣通道18採用石材或砼砌塊碹體支護，在氣化區側的牆壁砌體中加入2～3層定溫燃融墊板14。設定定溫燃融墊板14的燃融點略高於煤層燃點，氣化工作面11到達時墊板14燃融碎失，通道支護及本段隔離牆8失穩坍塌，形成新通道。同時氣化劑通道10中在此處的洩放氣化劑三通12上的定溫燃融擋板13接觸高溫燃燒融碎，或者用炸藥將擋板13炸碎，洩出氣化劑，完成一個氣化階段推進。
4.在所述的煤氣通道18下端通過安全隔離帶9的兩側，設置兩道帶風門的隔斷牆8。
5.所述氣化工作面11始端由氣化劑輸入餘壓提供正壓，末端由煤氣抽出系統提供負壓，由此形成氣化爐區的單向氣體流動系統。氣化劑經混合氣化劑管進入氣化工作面，產出的煤氣經煤氣通道、煤氣輸送導管進入煤氣輸送系統輸出到地面。
6.本發明的各閥門調整有就近和遠方兩種方式，均可獨立進行操作。
(1)需要臨時停爐時，先關閉本爐混合氣化劑管閥門，再根據煤氣壓力允許程度，逐漸減小本爐煤氣輸出導管閥門的開度，直至關閉。
(2)需要清爐降溫或關爐時，先關閉本爐氧氣導管閥門，調整本爐水蒸汽導管閥門開度，僅注入水蒸氣或氮氣。待煤氣組分極度變差時，關閉本爐煤氣輸出導管閥門，同時開啟本爐排放廢氣閥門，廢氣經敷設於集中控制巷和煤氣輸出系統井巷的廢氣管道，輸出到地面排空。當氣化爐達到預期狀態時，關閉本爐所有閥門。
權利要求
1.一種地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，採用分段隔離破管注劑技術，由氣化劑控制壁龕(1)，氧氣支管(2)，水蒸汽支管(3)，氧氣導管(4)，水蒸汽導管(5)，氣化劑混合器(6)，混合氣化劑管(7)，帶風門的隔離牆(8)，安全隔離帶(9)，氣化劑通道(10)，氣化工作面(11)，洩放氣化劑三通(12)，定溫燃融擋板(13)，定溫燃融墊板(14)，煤氣控制壁龕(15)，煤氣導管(16)，密閉牆(17)，煤氣通道(18)，集中控制巷(19)，煤氣支管(20)，洩水巷(21)組成。
2.根據權利要求1所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的注劑控制壁龕(1)中，從氧氣支管(2)和水蒸汽支管(3)分別接出氧氣導管(4)和水蒸汽導管(5)，其末端接入氣化劑混合器(6)，混合器(6)的另一側接混合氣化劑管(7)始端，混合氣化劑管(7)經兩道帶風門的隔離牆(8)通過安全隔離帶(9)進入氣化區，敷設於氣化劑通道(10)中，末端止於氣化工作面(11)。
3.根據權利要求1、2所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的鋼質的混合氣化劑管(7)上，每隔3～5m夾裝鋼質的洩放氣化劑三通(12)，氣化劑三通(12)支管埠安設定溫燃融擋板(13)。
4.根據權利要求1、2或3所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於所述的氣化劑通道(10)中每隔6～10m設一道帶風門的隔離牆(8)，兩牆之間容納兩個三通(12)。
5.根據權利要求1所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的煤氣控制壁龕(15)中設煤氣輸出導管(16)，其始端經兩道密閉牆(17)通過安全隔離帶(9)進入煤氣通道(18)上端，末端接入集中控制巷(19)中的煤氣支管(20)或煤氣輸送支巷。
6.根據權利要求1所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的煤氣通道(18)下端通過安全隔離帶(9)的兩側，設置兩道帶風門的隔離牆(8)。
7.根據權利要求1、2、5所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的在氧氣導管(4)、水蒸汽導管(5)、混合氣化劑管(7)、煤氣輸出導管(16)上都裝設電控液動閥門和壓力、流量、溫度直讀儀表與相應傳感器。
8.根據權利要求1、2所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的氣化工作面(11)始端由氣化劑輸入餘壓提供正壓，末端由煤氣抽出系統提供負壓，由此形成氣化爐區的單向氣體流動系統。
9.根據權利要求1、2所述的地下氣化爐調整控制系統，其特徵在於，所述的定溫燃融擋板(13)和定溫燃融墊板(14)，設定其燃融溫度高於煤層燃點溫度，但高出量要在100℃之內。
全文摘要
地下氣化爐調整控制系統屬於煤炭地下氣化生產領域，本發明採用分段隔離破管注劑技術，嚴格控制氣化劑的注入方式和強度，對各爐實行單獨調控。根據氣化爐監測裝置獲得的信息，經氣化過程參量關聯計算機分析系統處理，優化出理想參量，據以調控汽氧比、氣化劑流量、煤氣流量、正負壓差等參量達到預期值，使氣化爐運行於理想狀態。
文檔編號E21B43/295GK1673488SQ20051006304
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月5日 優先權日2005年4月5日
發明者邢鐵寰, 董雙幹 申請人:大雁煤業有限責任公司