[发明专利]一种煤层气化开采设备和开采方法

说明书

一种煤层气化开采设备，主要是煤层气化开采中一种输送气化剂的管道，利用系统管道解决了煤层气化开采过程中地下气化炉建立及运行失控的难题，实现了单孔大面积煤层气化开采目标；该系统管道主要有普通套管、可弯曲套管、可旋转套管及头节套管连接而成，套管夹层通过循环冷却水保护其强度，并由头节套管动力转动移动系统管道贴近煤层燃烧面，系统管道边孔可调节输送气化剂剂量，来控制煤层气化开采速度；协助系统管道运行的还有钻孔竖井井口的千斤顶丛及压气室内的套管自动连接器，用以升降增减系统管道在气化炉内的开采半径；煤层气化炉内的粗煤气经过钻孔竖井与系统管道之间空间到地面分流罩及储气仓输入管进入地面穹顶仓净化后输送至用户。

技术领域：本发明涉及一种煤层气化开采设备，主要是一种进行煤层气化开采的管道设备。

背景技术：在现有技术中，煤层气化开采技术主要有无井式和有井式两种形式，有井式技术煤层气化地下气化炉相对难建立，工程量大煤壁点火及气化进程相对难控制，且有井下密封难和安全隐患大存在，无井式技术煤层气化炉相对好建立，煤壁点火及气化进程相对好控制些，现有钻探技术和钻井新工艺虽然解决了远距离两竖直钻孔(即进排气孔)的地下煤层气化通道贯通等问题，也存在许多较复杂地质条件下地下气化炉无法控制，产气量不稳定的技术难题没有得到根本解决，现有技术煤层气化开采的瓶颈是对被气化煤层的地质条件因燃烧变化而无法控制其进程和产气量的问题，本发明利用可以操控的系统管道设备使煤层气化过程全程可控，解决了以往一些煤层气化设备无法解决的难题。

发明内容：本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术存在的不足而提供的一种解决方案，一种煤层气化开采设备其特征是较小口径钢管套进较大点口径钢管内，形成管壁为双层的密封钢管(简称套管)，内管圆形空间输送煤层气化开采的气化剂(即空气)，内管与外管之间的环形空间外排由地面输水管输入的循环冷却水，输水管沿内管壁布设(水管管径小)，循环水带走地下煤层气化炉施加在系统管道上的部分热量，并能有效保护煤层气化开采设备的主体部分(系统管道管壁)等附件不被气化炉内的高温烧软变形。

一种煤层气化开采设备主要有地下煤层内管道部分，钻孔竖井内部分和地面升降衔接轨道部分组成，整条系统管道是由同规格的多节普通和特质钢套管连接而成，每一节钢套管长度5m～8m(以可弯曲系统管道能顺利通过开采竖井底部与煤层连通的大弧度弯钻孔段而定)优选为5m，钢套管为内外两管嵌套而成(以下简称套管)，内管直径600mm～1000mm(视地下气化炉产量与需气化剂量而定)，钢套管的构造特征是内管直径小嵌套在管径较大的钢管内，内管壁与外管壁之间由长方形断面的钢带龙骨均匀支撑连接，并保持内外管壁之间的空隙间距相等，内外管壁的间隙以10mm～30mm(以气化炉温较高时能有效保护系统管道为宜)，每一节钢套管两端头设固定法兰盘，以方便钢套管相互连接，整条系统管道由多节多种特制钢套管连接而成，其中普通套管和可弯曲钢套管最多，每一节普通套管间隔一节可弯曲钢套管(可弯曲套管长度0.5m～1.5m)，以保持系统管道可弯曲度一致，可弯曲节由可弯曲的不同经的俩螺纹钢管嵚套制成，要求俩螺纹管的内径与普通套管的内外管一致，可弯曲套管壁间隙由抗拉强度高的钢丝绳做龙骨均匀支撑，钢丝绳焊接在可弯曲节两端的叠层法兰盘中间钢丝绳固定槽内，这样钢套管连接形成的进气管道(系统管道)就可以在一定的范围内灵活弯曲，并可以承受地面升降设备较大的拉应力，设计要求可弯曲节套管内的钢丝绳龙骨能承受的拉应力应和普通套管管壁的拉应力一致，系统管道的连接套管还有特制的可旋转节套管和头节套管，可旋转节套管安装在系统管道的钻孔竖井刚进入煤层的附近(即竖井底部井筒缓弯曲段的尽头50m以内)，只需要1～2节，头节套管安装在系统管道的最前端，由特制动力电机等附件，主要有移动气化炉内系统管道至开采气化炉工作面(燃烧面)和在煤层底板上的前进越清障功能。