[发明专利]煤炭地下气化方法及注浆装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭地下气化方法及注浆装置。

背景技术

煤炭地下气化首先自地面向下打钻孔到煤层，再在煤层内部将钻孔连结起来，以其中一个钻孔将气化剂(如空气、水蒸汽、富氧空气等)输出到煤层，气化剂在煤层内进行不完全燃烧，并连续发生气化，把产生的可燃气体从另一个钻孔输送到地面。在两钻孔间的气化通道中进行煤燃烧的反应，此处的燃烧反应主要为：

C+H₂O(g)=CO+H₂-131.5MJ/kmol   （1）

C+2H₂O=CO₂+2H₂-90.5MJ/kmol   （2）

C+1/2O₂=CO+110.9kJ/mol   （3）

在地下气化过程中，煤层水及地下水有一部分进入了气化通道，但是由于气化过程本身具有一定压力，并且具有较高的温度，造成大部分水都气化成了水蒸气被煤气携带到地面，并没有参与碳与水的反应产生氢气，反而带走了大量的热量降低了反应区整体的温度，并且降低了煤气中氢气的含量。

CN101382063公开了一种新型煤炭气化炉型。本煤炭气化炉型通过定向钻孔与两个或两个以上垂直钻孔在煤层中的对接构建气化炉，通过定向钻孔与两个或两个以上垂直钻孔在煤层底板的对接构建煤层排水通道。气化炉垂直钻孔分别用于气化炉点火、气化炉排气以及正反向鼓风气化，气化炉定向钻孔用于生产煤气及煤气流通。虽然气化炉排出水以防止水气化带走热量，但是也降低了煤气中氢气的含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化方法及注浆装置，其可以提高反应区的温度。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种煤炭地下气化方法：建立进气通道、出气通道以及气化通道；通过进气通道将气化剂注入到气化通道，并点燃煤层；将水煤浆输送至气化通道中的火焰工作面。由此方法，可以使水煤浆中的碳与气化通道中的氧气反应放热，一方面提高了火焰工作面的温度，另一方面增加了煤气中一氧化碳的含量。水煤浆中的水直接注入到火焰工作面参与碳与水的反应生成氢气，提高了煤气中氢气的含量，改善了煤气的质量。

根据本发明，通过将注浆组件送入气化通道，将水煤浆输送至气化通道；其中注浆组件通过进气通道或出气通道送入气化通道中；或建立用于贯通进气通道和出气通道的水平井，将注浆组件通过水平井送入气化通道中。由此，可利用地下气化炉的进气通道和出气通道或者贯通二者的水平井进行注浆，不必单独设立注浆通道。

根据本发明，测量注浆组件位于气化通道的端口处的环境温度；将测量得到的温度与预定温度值相比较；当测量温度达到预定温度值时，停止调节注浆组件并注入水煤浆；或当测量温度低于预定温度值时，调节注浆组件，使其靠近火焰工作面。由此方法，以温度为依据找到火焰工作面的位置，既可以用于注浆前，又可以用于在火焰工作面移动后继续寻找火焰工作面，以使注浆组件跟随火焰工作面的移动，始终保持在火焰工作面注浆。

根据本发明，测量温度达到900℃-1300℃时，停止调节注浆组件。

根据本发明，测量温度达到900℃-1300℃时，增加水煤浆中煤粉含量；测量注浆口处的环境温度；当增加煤粉含量后的测量温度较增加煤粉含量前的测量温度的提高值大于或等于100℃时，停止调节注浆组件；或当增加煤粉含量后的测量温度较增加煤粉含量前的测量温度的提高值小于100℃时，继续调节注浆组件，使其靠近火焰工作面。

根据本发明，在继续调节注浆位置时，通过设置在注浆组件中的牵引索调节喷射的方向。

根据本发明，通过位于注浆组件端口上的测温装置测量环境温度。

根据本发明，计算燃煤量；当燃煤量达到预定值之后，通过移动注浆组件引导火焰工作面移动。

根据本发明，通过注浆组件向气化通道分别注入水煤浆、气化剂、含碳粉末状物质。

根据本发明，采集气化通道中的煤气；根据所采集到的煤气中的氢气含量调节水煤浆中水的比例。

根据本发明，在水煤浆中添加催化剂或含碳粉末状物质，其中，所述催化剂包括铁渣、石灰石或氢氧化钙中的一种或它们的任意组合。

另一方面提供一种注浆装置，其包括可移动的注浆组件、驱动装置、煤浆混合发生装置、测温装置，驱动装置与注浆组件可驱动地接触，煤浆混合发生装置和注浆组件流体连接。

根据本发明，测温装置位于注浆组件的端口处。