[发明专利]一种煤炭地下气化系统及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭地下气化生产领域，特别涉及一种煤炭地下气化系统及其生产工艺。

背景技术

由于存在大量的薄煤层和变质程度低的煤炭资源，人们很早就开始进行煤炭就地气化技术的研究，但长期以来人们一直很少成功的研究出一种能合理用于煤炭地下气化方式生产煤气的地下气化生产矿井及其有效的工艺。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，因此存在煤层燃烧不充分，煤利用率低的不足；公开号CN1112188A的中国专利“拉管注气点后退式煤层气化方法”采用熔断法逐段熔开注气管口实现注气点后退；其结果是气体还可以沿着已废弃的注气管向已燃烧过的煤层注气，给生产带来不安全的隐患；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，此种方法工艺复杂成本高；还有公开号CN 1169501A的中国专利“矿井长通道大断面煤炭地下气化”、公开号CN 1121138A的中国专利“换管注气点后退式煤层气化方法”、公开号CN 1172842A的中国专利“多注-集通道交变移动床长壁煤层气化方法”等，都是对建立有井式地下气化技术进行的研究，但上述专利公开的都是建立在一种“U”形或“山”形矿井及其气化工艺，而且已建成的煤炭气化系统都不容许人员就近操作；国内外进行了很多次煤炭气化的现场试验，但运行的时间都不长，没有实现正常的煤炭地下气化生产，遇到的主要技术问题是无法稳定的控制气化过程，一是气化剂在气化通道内肆意流动，气化通道两侧所有煤壁都暴露在空气中，煤壁上的燃烧区块快速地逆风而上，造成气化周期变短，气化煤量变少，同时气化产生的部分煤气和通道中流动的空气接触燃烧，使出口煤气品质变坏，气化率低；二是没有很好的办法对燃空区进行填充，导致地表塌陷，同时，气化通道内的大量气流直接从塌落处通过，而不接触气化通道两侧未燃烧煤层，使得地下气化过程恶化，气化效率低下。

发明内容

本发明的目的是针对煤炭地下气化过程难以稳定控制以及气化效率低下的问题，而提出的一种煤炭地下气化系统及其生产工艺。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种煤炭地下气化系统，包括设置在煤层中的一条通风巷道和一条煤气输送巷道，所述通风巷道和煤气输送巷道在一个平面上并且互相平行，在煤层中设置有数条气化通道，所述气化通道相互平行，且两端分别与通风巷道和煤气输送巷道连通，所述煤气输送巷道中设有排水密闭墙；通风巷道两端分别连接矿井系统的进风巷道和回风巷道，在所述煤气输送巷道中设有与地面煤气站连通的煤气输送钻孔，所述气化通道在连接通风巷道端口处设置有密闭墙，在所述通风巷道中铺设有助燃气总管、水蒸气总管和注浆系统，所述助燃气总管、水蒸气总管和注浆系统上连接有助燃气注入管、水蒸气注入管和注浆管，所述水蒸气注入管上连接出多个水蒸气注入支管和水蒸气直注支管，其中所述水蒸气直注支管穿过所述密闭墙伸进气化通道内，注浆管分别连接于所述水蒸气注入支管上形成水蒸气注浆混合支管，所述助燃气注入管和所述水蒸气注浆混合支管穿过所述密闭墙沿着气化通道铺设在地面之下，在所述助燃气注入管沿气化通道长度方向设置有多个助燃气注入支管，所述的助燃气注入管为上下弯曲的波浪形管，所述助燃气注入支管连接在所述的助燃气注入管的上弯区段，所述助燃气注入支管出口设置在气化通道地面之上，在所述助燃气注入支管的出口处安装有注气点开启系统，水蒸气注浆混合支管分别连接在两个助燃气注入支管之间的助燃气注入管上。

一种由上述气化系统实现的煤炭地下气化工艺：

a.点火；首先在气化通道底部接近煤气输送巷道处点燃气化通道两侧的煤层，打开助燃气注入管最底端的助燃气注入支管的注气点开启系统，向气化通道底部煤层燃烧点注入助燃气体和水蒸气；

b.判断是否需要向后移动燃烧点；通过设置在气化通道内的温度传感器检测燃烧点的温度变化，通过设置在地面煤气站的煤气成分检测设备检测燃烧点所产生煤气的成分变化，判断是否需要向后移动燃烧点；

c.煤层燃烧点向后移动；当测得的燃烧点温度由高向低变化时，同时煤气热值变少时，打开下一个助燃气注入支管的阀门，向气化通道内新的燃烧点注入助燃气体，实现煤层燃烧点向后移动；