[发明专利]一种煤层气化开采设备和开采方法

权利要求书

1.一种煤层气化开采设备，主要有系统管道、压气室、系统管道升降装置及地面储气仓管道构成；所述系统管道由普通套管、可弯曲套管、可旋转套管和头节套管连接而成，其连接方式为普通套管和可弯曲套管互相间隔相连，可旋转套管和普通套管等长只在煤层气化炉入口处安装1～2节，头节套管安装在系统管道的最前头相当于蛇头(系统管道的最前头一节简称蛇头)，深入煤层气化炉的最里面靠近气化开采单元边线，整条系统管道像一条长蛇，蛇尾(系统管道的最末一节简称蛇尾)直通地面接入压气室，可直接向煤层气化炉输送气化剂，采出的煤气沿着系统管道外壁与钻孔竖井之间的间隙至钻孔竖井井口分流罩与系统管道分离，经储气仓输入管进入穹顶储气仓；固定在系统管道内壁上的冷冻水管直接把冷水送到头节套管冷却水入口，进入内外管套管形成的夹层密闭环形空隙内，循环上升带走气化炉施加在系统管道外管壁的热量至地面蛇尾溢出，从而实现了单一钻孔通过系统管道设备解决煤层气化炉建立和开采的方案，具体气化开采顺序为，以系统管道煤层段为半径，钻孔竖井底为圆心旋转一周所形成的方圆平面空区即为一个开采单元，一个井田内多个开采单元边缘相接，依从上至下的次序先后连续排列气化开采单元，从而完成整个井田的开采单元布置，一个单元开采完毕，系统管道撤出送入下一个单元重复使用；所述头节套管有筒轴电机、可旋转外壳、颈项弯曲器、蛇信子及智能控制模板等附件组成，并通过系统管道内的电缆线输送电力，实现头节套管的各项特制功能，其中旋转功能可以带动头节至可旋转节套管部分系统管道旋转移动，蛇信子可旋转可伸缩弯曲，蛇信子随着筒轴电机转子旋转利用端头端蹼开合清除影响头节前行的炉渣石块等杂物，蛇信子伸缩弯曲功能可支撑头节抬起越过底板凸凹陡堑区，可旋转外壳和颈项弯曲器配合可带动头节左右摆动躲过障碍物拉动系统管道向前移动，系统管道向气化炉燃烧面移动时利用转子高速旋转突然刹闸产生的惯性带动气化炉内从头节到可旋转节系统管道段旋转至燃烧面，也可利用蛇信子的弯曲摆动功能挪动气化炉内的系统管道段；所述压气室是一个罩在地面平段滑轨上的一节油罐箱似的密封空间，压气室前端插入滑轨上的系统管道末节(蛇尾)，后端插入滑轨上的待连接套管，压气室内设有自动拆装套管机械装置，压气室两侧壁分别安装3台共6台高压风机，以保持压气室内的高气压状态；所述系统管道升降装置为输气竖井井口的千斤顶丛，千斤顶丛围绕井口90°一组共分4组，每组3～7根，优选5根千斤顶为一组，十字交叉的相对两组同时升降，另两组同降升，并通过千斤顶丛顶端的管路锁卡卡住系统管道外壁上的法兰盘，两两交替升降，实现系统管道在气化炉内的连续前进或后退，以调节气化炉道的长短变化。

2.根据权利要求1所述普通套管其特征是：所谓套管即管壁为双层的钢管，就是用较小直径的钢管嵌套在管径较大的钢管内，内管壁与外管壁之间由钢带龙骨均匀纵向支撑固定，并保持内外管壁之间的环形空隙间距相等(10mm～30mm)，优选30mm以气化炉温较高时能有效保护系统管道为准，内外管壁之间的间隙可以匀速通过冷却水循环，每一节钢套管两端头设制固定法兰盘和密封垫，以方便钢套管相互连接；靠近套管一端头设制互成90°角的四个边孔，用短钢管连接内外管壁，形成套管内气流可以吹出且与套管环形间隙隔断的边孔，边孔内边缘设置常闭的在用时能开启的密封盖，单节套管长5m～8m，优选为5m。

3.根据权利要求1所述可弯曲套管其特征在于，两内径不同的螺纹管相嵌套而成，螺纹管形类似于洗衣机的排水管，内管内螺纹峰径与普通套管内管径相同，外管外螺纹峰径与普通套管法兰盘外径相同，内外螺纹管纹凸之间的间隙由抗拉耐腐蚀钢丝绳为龙骨均匀分布支撑，钢丝绳等长两头固定在可弯曲套管两端的特制有卡槽的叠层法兰盘中，并等距避开法兰盘螺栓孔，且法兰盘焊固在可弯曲套管两端和可直接对接普通套管的法兰盘同径，可弯曲套管长0.5m～1.5m之间，以系统管道所需弯曲度而定，优选为1m。