CN104314549B - 煤层地下气化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤层地下气化方法，包括步骤：在欲气化煤层中建立气化通道；在所述欲气化煤层中布置多个***装置，且所述多个***装置分别对应所述欲气化煤层的多个煤层段；在所述气化通道中点火或引火以开始气化工艺；以及利用火焰移动加热方式逐一引爆所述多个***装置以在对应的煤层段气化前对所述煤层段进行松动。本发明通过预先在欲气化煤层中安装***装置，一边通过***在煤层中增加裂隙一边气化，在每段煤层气化前完成对该段煤层的预松动，提高了气化效率。
Description
技术领域
本发明是涉及煤层气化技术领域，特别是关于一种煤层地下气化方法。
背景技术
煤炭地下气化是在气化通道中的煤层中进行，其核心技术是促使气化剂(空气或氧气、水蒸气等)和地下煤层充分接触，通过对煤的热解作用以及化学作用，产生可燃气体。因此，气化反应波及的深度是个极为重要的参数，特别是无烟煤、贫煤、瘦煤等成岩煤、碳化程度很高的煤类，有时只在煤壁表面进行，不利于煤炭地下开采气化利用。
在气化过程中，煤层的裂隙率(层理、节理和裂隙的发育程度)直接影响气化剂和煤层接触程度的高低，因此煤层裂隙率决定了地下气化进行的难易程度甚至成败。煤层原生裂隙率是天然属性，一般随着煤炭变质程度的提高而降低，也就是低阶煤裂隙率较高，高阶煤裂隙率较低甚至很低，极其致密，使地下气化难于进行。
现有技术一般在建立气化通道后，对通道进行增隙；通常选择高压气体压裂等方式，增隙结束后进行气化工艺。而现有技术的煤层增隙只能通过高压气体使原有的煤层裂隙有所扩大，因为正常气化阶段的运行压力远低于增隙阶段的压力，因此，当从增隙阶段转向气化阶段后，运行压力会大幅降低，原有的煤层已经张开的煤层裂隙会随压力的降低而逐渐闭合，真正对气化阶段的影响很小，只能对增隙阶段的引火起到一定的作用。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明实施例提供一种煤层地下气化方法。
具体地，本发明实施例提供的一种煤层地下气化方法，包括步骤：在欲气化煤层中建立气化通道；在所述欲气化煤层中布置多个***装置，且所述多个***装置分别对应所述欲气化煤层的多个煤层段；在所述气化通道中点火或引火以开始气化工艺；以及利用火焰移动加热方式逐一引爆所述多个***装置以在对应的煤层段气化前对所述煤层段进行松动。
在本发明的一个实施例中，上述气化通道为定向钻孔或有井式巷道。
在本发明的一个实施例中，上述多个***装置布置在所述欲气化煤层中的所述气化通道内。
在本发明的一个实施例中，上述多个***装置埋设在所述欲气化煤层中的所述多个煤层段内。
在本发明的一个实施例中，上述多个***装置内分别容置有受热后体积急剧膨胀而***的惰性物质。
在本发明的一个实施例中，上述惰性物质为液态二氧化碳、液氮或液氩。
在本发明的一个实施例中，上述多个***装置内分别容置有受热产生化学反应、反应生成物为惰性物质且反应后体积急剧膨胀而***的物质。
在本发明的一个实施例中，在所述气化通道中点火或引火以开始气化工艺步骤进行之前，将可被烧掉的支护管放入所述气化通道、并在所述支护管内放置可移动注气管。
在本发明的一个实施例中，上述火焰移动加热是通过移动所述可移动注气管来进行。
在本发明的一个实施例中，上述多个***装置内容置有促进煤层气化的催化剂。
因此，本发明实施例可以达成以下有益效果中的一个或多个：(1)对煤层的壁面气化进行了松动改进，由于改进后煤层预松动使气化剂更好的与煤层接触，所以产生了增大反应接触面的效果；(2)***装置***后释放的物质为惰性物质，***后对欲气化煤层进行提前送动，但不会对火区产生二次破坏的影响；(3)对煤层气化进行了加入催化剂改进，由于改进后加入的催化剂使煤层气化更好的进行，所以产生了增加有效气体的生成速率效果；以及(4)对煤层松动进行位置控制改进，由于改进后通过注气管的移动控制煤层的高温位置使***点更好的控制，所以产生了只在气化位置进行煤层松动的效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1所示为本发明第一实施例的定向钻孔煤层地下气化实现方式示意图。
图2a及2b所示为本发明第二实施例的巷道式有井煤层地下气化实现方式示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
【第一实施例】
请参见图1，其为本发明第一实施例的定向钻孔煤层地下气化实现方式示意图。如图1所示：
在欲气化煤层12中已经施工完毕的煤层气化通道16内布置相互独立的多个***装置13，气化通道16形成于煤层顶板11和煤层底板17之间，在本实施例中，气化通道16为定向钻孔。根据多个***装置13的安装位置，欲气化煤层12被划为多个煤层段(图中未标示)，所述多个***装置13分别与各个煤层段相对应。此外，每个***装置13的***影响半径优选为其到煤层顶板11的距离，***影响直径优选为每个***装置13的间距。在气化通道16内点火或引火开始气化工艺后，以火焰移动加热方式逐一引爆各个***装置13，例如当火焰移动到某个***装置13的位置，达到***装置13的设定温度，***装置13***，会在相对应的煤层段上形成裂隙。
各个***装置13内容置的物质不但可以用液态二氧化碳(CO2)，也可以采用其它惰性物质，该惰性物质受热后体积急剧膨胀而***，例如液氮、液氩等。此外，各个***装置13内容置的物质还可以是受热高温后发生剧烈的化学反应、反应生成物为惰性物质且反应后体积急剧膨胀而***的物质。
此外，还可以在各个***装置13内放置可以促进煤层气化的催化剂，当***装置13***以后，催化剂可以随***气流分布在松动后煤层的表面，促进煤层的催化气化。对于煤层气化所采用的催化剂种类，其为现有技术，故在此不予详细列举。
另外，气化通道16内可以下放可以被烧掉的支护管14，并在支护管14内部放置可移动注气管15；点火或引火开始气化工艺后，当可移动注气管15向后移动到***装置13位置时，火焰也会沿着支护管14向后移动到***装置13的位置，随着可移动注气管15前端火焰工作面的扩大，***装置13处的温度会越来越高，当温度升高到可以引爆***装置13时，***装置13内部的惰性物质例如液态CO2受热膨胀，当膨胀力大于***装置13外壁承受压力后，就会发生***，其瞬间的***力对欲气化煤层12进行松动，增加了欲气化煤层12的煤层裂隙，增大了气化剂与欲气化煤层12的反应面积，促进气化的进行，增加了气化效率。
【第二实施例】
请参见图2a及2b，其为本发明第二实施例的巷道式有井煤层地下气化实现方式示意图。如图2所示：
在巷道式有井煤层气化中，先在欲气化煤层12中布置多个***装置13，且各个***装置13埋设在煤层顶板11和煤层底板14之间的煤层中。每个***装置13的***影响半径优选为其到煤层顶板11的距离，***影响直径优选为每个***装置13的间距。通过加大埋设的***装置13的两个端头的厚度，使其在***时不被炸开。***装置13布置好后，密封其与欲气化煤层12的间隙。
之后，可以类似于图1所示，在气化通道16中放置支护管和可移动注气管；当移动注气管使得火焰移动到某个***装置13处时，***装置13处的温度会越来越高，当温度升高到可以引爆***装置13时，***装置13内部的惰性物质例如液态CO2受热膨胀，当膨胀力大于***装置13外壁承受压力后，就会发生***，其瞬间的***力对欲气化煤层12进行松动，增加了欲气化煤层12的煤层裂隙，增大了气化剂与欲气化煤层12的反应面积，促进气化的进行，增加了气化效率。在本实施例中，气化通道16为有井式巷道。
可以理解的是，本发明第二实施例中的各个***装置13内也可容置可以在受热高温后发生剧烈的化学反应、反应生成物为惰性物质且反应后体积急剧膨胀而***的物质。此外，各个***装置13内还可容置可促进煤层气化的催化剂。
综上所述，本发明实施例通过预先在欲气化煤层中安装***装置，一边通过***在煤层中增加裂隙一边气化，在每段煤层气化前完成对该段煤层的预松动，提高了气化效率。更具体地：a)其对煤层的壁面气化进行了松动改进，由于改进后煤层预松动使气化剂更好的与煤层接触，所以产生了增大反应接触面的效果；b)***装置内***后释放的物质为惰性物质，***后对欲气化的煤层进行提前送动，但不会对火区产生二次破坏的影响；c)对煤层气化进行了加入催化剂改进，由于改进后加入的催化剂使煤层气化更好的进行，所以产生了增加有效气体的生成速率效果；以及d)对煤层松动进行位置控制改进，由于改进后通过注气管的移动控制煤层的高温位置使***点更好的控制，所以产生了只在气化位置进行煤层松动的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种煤层地下气化方法，其特征在于，包括步骤:
在欲气化煤层(12) 中建立气化通道（16）；
在所述气化通道(16) 内布置多个***装置(13)；
在所述气化通道(16) 中点火或引火以开始气化工艺；
利用火焰移动加热方式点燃设置在所述多个***装置（13）下方的支护管（14）逐一引爆所述多个***装置(13)以在对应的煤层段气化前对所述煤层段进行松动；
每个所述***装置(13)的***影响直径为每个***装置(13)的间距；
所述多个***装置(13)内分别容置有受热后体积急剧膨胀而***的惰性物质或受热产生化学反应、反应生成物为惰性物质且反应后体积急剧膨胀而***的物质。
2.如权利要求1 所述的煤层地下气化方法，其特征在于，所述气化通道为定向钻孔或有井式巷道。
3.如权利要求1 所述的煤层地下气化方法，其特征在于，所述惰性物质为液态二氧化碳、液氮或液氩。
4.如权利要求1 所述的煤层地下气化方法，其特征在于，在所述气化通道(16)中点火或引火以开始气化工艺步骤进行之前，将可被烧掉的支护管(14) 放入所述气化通道(16)、并在所述支护管(14)内放置可移动注气管(15)。
5.如权利要求4所述的煤层地下气化方法，其特征在于，所述火焰移动加热是通过移动所述可移动注气管(15)来进行。
6.如权利要求1至5任意一项所述的煤层地下气化方法，其特征在于，所述多个***装置(13)内容置有促进煤层气化的催化剂。
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Effective date of registration: 20170203 Address after: 065001 Hebei economic and Technological Development Zone, Langfang science and Technology Park in the Southern District of B building, room 522 Applicant after: ENN SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd. Address before: The 065001 Hebei economic and Technological Development Zone of Langfang Huaxiang Xinyuan host new Austrian Science and Technology Park in Southern District Applicant before: ENN Coal Gasification Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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