一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺的制作方法
1.本发明涉及煤炭地下气化技术领域，特别涉及一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺。
背景技术：
2.煤炭地下气化是将煤直接在地下变为煤气的一种利用方法。煤的地下气化是用坑道或钻孔通到煤层，压入空气，点燃煤层，使煤气导出地面。所得煤气的成分，主要是氮、氢、一氧化碳、二氧化碳，以及少量甲烷等，可以作为气体燃料和化工原料，地下气化可从根本上消除煤炭开采的地下作业危险性，将煤层所含的能量以清结的方式输出地面，而残渣和废液则留在地下，从而大大减轻采煤和制气对环境造成的污染。
3.现有的煤炭气化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，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。
4.因此，有必要提供一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺解决上述技术问题。
技术实现要素：
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺。
6.本发明提供的一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺，包括：注气孔道，注气管放置在注气孔道的内部，注气管的外壁上焊接有引燃管，引燃管的顶部通过阀门连接燃气管，引燃管的端面设有引燃装置，注气孔道的端面连接进气孔道，注气孔道位于煤层的一侧，进气孔道深入到煤层中，进气孔道内部安放有进气管，进气管与注气管相连，进气管的顶部设有多个进气孔，进气孔的内部转动连接进气板，进气板与进气孔连接处设有回复弹簧，进气管的内壁滑动连接进气挡板，进气挡板的端面固定连接缆绳、缆绳的中部缠绕在转向滚轮上，转向滚轮放置在与注气管外壁相连的滚轮盒，缆绳的一端缠绕在位于地面上的上滚轮上，上滚轮与安装在支架上的上电机相连，进气孔道的上部设有多个出气孔道，出气孔道位于煤层的上部，出气孔道的内壁设有出气管，出气管的顶部位于地面上，出气管的顶部固定连接可将出气管中的气体排出的抽气机进气端，抽气机的出气端连接检测箱，检测箱的端面通过切换机构连接多根收集管，收集管与收集罐和净化装置相连，出气管位于地面上部分的端面连接注浆管，注浆管一端连接注浆装置。
7.优选的，进气挡板包括中部的板体，板体的的顶部与底部分别设有长方形的上凸起与下凸起，下凸起与上凸起分别滑动连接上滑槽与下滑槽，上滑槽与下滑槽设置在进气管的上端与下端。
8.优选的，进气孔道的上方设有多个第二进气孔道，第二进气孔道内部设有第二进
气管，第二进气管与注气管之间通过单向阀相连。
9.优选的，所述出气孔道包括导气部与输气部，输气部位于导气部的上端，导气部的尺寸小于输气部的尺寸，出气管的底部安放在导气部与输气部的连接处，出气管的内径大于导气部的直径。
10.优选的，所述切换机构包括切换板，切换板的端面固定连接转动轴，转动轴的一端穿过收集管与小型电机相连，小型电机放置在集气箱中，集气的的端面开设有进气孔，集气设有进气孔的端面与收集管固定连接，转动轴位于进气孔的内侧。
11.优选的，所述导气部的内部安装有导气管，导气管深入到煤层中，导气管的端面设有多个从上到下排列的出气孔。
12.优选的，所述引燃管包括位于地面上的上管体以及位于地面下的下管体，上管体与下管体之间通过可燃材质制成的连接管相连。
13.一种注气点后退式煤炭地下气化系统工艺，所述工艺的步骤顺序为：
14.步骤一：向注气管内部通入气化剂，气化剂通过进气管进入到进气管的内侧，并随着进气管中气化剂逐渐通入，进而增加进气管内部的气压，将内侧的进气板顶起，将气化剂通入到煤层中：
15.步骤二：在注气管通入气化剂的同时，同步启动抽气机，将煤层中的气体进行抽取，并通过检测箱进行检测，当检测到气化剂的浓度达到设定值后，关闭抽气机；
16.步骤三：通过引燃管向内侧的煤层通入燃气，接着通过引燃装置将燃气进行引燃，进而将煤层引燃，与此同时启动所有的抽气机进行抽气；
17.步骤四：通过抽气机对引燃的气体进行抽气，当检测到抽上来的气体中煤气的浓度达到设定值后，通过切换机构打开相应的收集管，将煤气送入到净化装置中进行处理；
18.步骤五：通过上电机带动进气挡板向进气管的外侧移动，停止向煤层的内侧通入气化剂，气化剂顶开相邻的进气板，向内侧的煤层通入气化剂，
19.步骤六：当检测箱检测到抽上来气体中煤气含量低于设定值后，打开注浆装置，通过注浆管将浆液进入到出气管中，并向煤层中进行注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。
20.优选的，步骤五中，当进气挡板进行移动时，依次从下到上打开单向阀，通过第二进气管向煤层内部通入气化剂。
21.需要说明的是，由于煤层在燃烧时，火焰逐渐向上运动，因此，通过依次从下到上打开单向阀，开启第二进气管，向上方的煤层通入气化剂，可更好使煤层进行气化反应。
22.与相关技术相比较，本发明提供的一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺具有如下有益效果：
23.1、本发明通过在进气管中设置进气挡板以及与回复弹簧相连的进气板，通过可移动的进气挡板，通过进气挡板的移动，进而从内到外依次将进气板顶开，将气化剂通入到煤层中，保证气化剂在气化反应的区域供应充足，防止煤气与空气进行反应，影响煤气品质，并通过进气挡板以及注浆管，可有效隔绝气化完成的区域，控制气化剂的运动范围，保证未燃烧煤层气化剂供应充足，提高煤气品质，并通过注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷；
24.2、本发明通过将出气孔道设为上大下小的结构，并在上方的输气部中安放有出气管，可在进气煤气收集时，出气管可将通过导气部流入到煤气完全收集，并通过出气管输送
到检测箱中，通过设置带有多个出气孔的导气管，可将产生的煤气更好的引入到导气部中，防止上层煤层的堆积，影响煤气气体的流动以及引出；
25.3、本发明通过在出气孔道的上方设有多个第二出气孔道，当煤层向上燃烧时，依次从下到上打开单向阀，通过第二进气管向煤层内部通入气化剂，可提前在上层的煤层中冲入气化剂，防止上层煤层中气化剂的含量过低，影响后续的气化反应。
附图说明
26.图1为本发明提供的注气管、进气管以及出气管的结构示意图；
27.图2为图1所示的出气管的结构示意图；
28.图3为图1所示的进气挡板的连接的结构示意图；
29.图4为图3所示的a点的局部放大图；
30.图5为图3所示的b点的局部放大图；
31.图6为图1所示的切换机构的结构示意图；
32.图中标号：1、注气孔道；2、注气管；3、进气孔道；4、进气管；5、第二进气孔道；6、第二进气管；7、出气孔道；71、输气部；72、导气部；8、出气管；9、导气管；10、出气孔；11、抽气机；12、检测箱；13、收集管； 131、切换板；132、转动轴；133、小型电机；14、注浆管；15、缆绳；16、引燃管；161、下管体；162、上管体；163、连接管；17、滚轮盒；18、上电机；19、上滚轮；20、进气挡板；21、上滑槽；22、下滑槽；23、进气孔。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
35.参考图1至图6，本发明提供的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，包括：注气孔道1，注气孔道1的内部放置有注气管2，注气孔道1的端面连接进气孔道3，注气孔道1位于煤层的一侧，进气孔道3深入到煤层中，进气孔道3内部安放有进气管4，进气管4与注气管2相连，进气管4的顶部设有多个进气孔23，进气孔23的内部转动连接进气板，进气板与进气孔23连接处设有回复弹簧，进气管4的内壁滑动连接进气挡板20，进气挡板20的端面固定连接缆绳15、缆绳15的中部缠绕在转向滚轮上，转向滚轮放置在与注气管 2外壁相连的滚轮盒17，缆绳15的一端缠绕在位于地面上的上滚轮19上，上滚轮19与安装在支架上的上电机18相连，进气孔道3的上部设有多个出气孔道7，出气孔道7位于煤层的上部，出气孔道7的内壁设有出气管8，出气管8 的顶部位于地面上，出气管8的顶部固定连接可将出气管8中的气体排出的抽气机11进气端，抽气机11的出气端连接检测箱12，检测箱12的端面通过切换机构连接多根收集管13，收集管13与收集罐和净化装置相连，出气管8位于地面上部分的端面连接注浆管14，注浆管14一端连接注浆装置，注气管2 的外壁上焊接有引燃管16，引燃管16的顶部通过阀门连接燃气管，引燃管16 的端面设有引燃装置。
36.需要说明的是：注气孔道1的内壁通过注浆形成隔热层，注气管2被注浆固定在注气孔道1中，注气管2的材料与进气板的材料采用耐高温的材质，通过注气管2向进气管4中
通气，并在通气的过程中，通过缆绳15拉动进气挡板20，进而改变进气挡板20位置，将进气管4的进气位置进行改变，并通过设置回复弹簧，远离注气管2的回复弹簧的弹性系数小于靠近注气管2的回复弹簧的弹性系数，进而可保证通入气化剂时，可先将内侧的进气孔23顶起，进而保证气化剂先进入到内侧的煤层，将内侧的煤层进行反应，并通过缆绳15 进行移动进气挡板20，并且缆绳15在设置时将其设为金属材质，便于缆绳15 在高温下进行工作，当进气挡板20在移动时，气化剂的运动空间变短，进而将相邻的进气板顶起，将气化剂送入到相邻的煤层中，便于煤层燃烧到相邻的煤层时，气化剂可以提前注入，提高气化的效率，出气管8在气化剂注入的同时，可同步启动抽气机11进行抽气作业，通过检测箱12对抽出的气体进行检测，并开启相应的切换机构，将不同的气体送入到不同的收集罐中，并当煤层以及燃烧过一端时间后，检测箱12检测到收集上的气体中煤气部分含量过低，打开注浆装置，通过出气管8向煤层内部进行注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。
37.在本发明的实施例中，参考图3所示，进气挡板20包括中部的板体，板体的的顶部与底部分别设有长方形的上凸起与下凸起，下凸起与上凸起分别滑动连接上滑槽21与下滑槽22，上滑槽21与下滑槽22设置在进气管4的上端与下端。
38.需要说明的是：通过设置上滑槽21与下滑槽22，可对进气挡板20进行限位，进而保证进气挡板20在移动过程中，不会受力不均，出现进气挡板20 的偏移，导致不能对进气管4进行封闭，气化剂流入到后方；
39.在本发明的实施例中，参考图1所示，进气孔道3的上方设有多个第二进气孔道5，第二进气孔道5内部设有第二进气管6，第二进气管6与注气管2 之间通过单向阀相连。
40.需要说明的是：通过在进气孔道3的上方设有多个第二进气孔道5，当煤层向上燃烧时，可提前在煤层中冲入气化剂，防止上层煤层中气化剂的含量过低，影响后续的气化反应；
41.在本发明的实施例中，参考图2所示，所述出气孔道7包括导气部72与输气部71，输气部71位于导气部72的上端，导气部72的尺寸小于输气部71 的尺寸，出气管8的底部安放在导气部72与输气部71的连接处，出气管8的内径大于导气部72的直径。
42.需要说明的是：通过将出气孔道7设为上大下小的结构，并在上方的输气部71中安放有出气管8，可在进气煤气收集时，出气管8可将通过导气部72 流入到煤气完全收集，并通过出气管8输送到检测箱12中；
43.在本发明的实施例中，参考图6所示，所述切换机构包括切换板131，切换板131的端面固定连接转动轴132，转动轴132的一端穿过收集管13与小型电机133相连，小型电机133放置在集气箱中，集气箱的的端面开设有进气孔，集气箱设有进气孔的端面与收集管13固定连接，转动轴132位于进气孔的内侧。
44.需要说明的是：通过设置纯机械结构的切换机构，并将切换板131与转动轴132的材质设为耐高温的材质，防止收集管13在输送高温煤气时，不会因为高温影响切换机构的运行；
45.在本发明的实施例中，参考图2所示，所述导气部72的内部安装有导气管9，导气管9深入到煤层中，导气管9的端面设有多个从上到下排列的出气孔10。
46.需要说明的是：导气管9的底部位于煤层的下方，通过设置带有多个出气孔10的导气管9，可将产生的煤气更好的引入到导气部72中，防止上层煤层的堆积，影响煤气气体的
流动以及引出；
47.在本发明的实施例中，参考图4所示，所述引燃管16包括位于地面上的上管体162以及位于地面下的下管体161，上管体162与下管体161之间通过可燃材质制成的连接管163相连。
48.需要说明的是：当燃气点燃后，通过燃烧将连接管163烧断，及时的将下管体161与上管体162断开，进而防止未及时断开，将燃气管引燃，造成险情。
49.一种注气点后退式煤炭地下气化系统工艺，所述工艺的步骤顺序为：
50.步骤一：向注气管2内部通入气化剂，气化剂通过进气管4进入到进气管 4的内侧，并随着进气管4中气化剂逐渐通入，进而增加进气管4内部的气压，将内侧的进气板顶起，将气化剂通入到煤层中：
51.步骤二：在注气管2通入气化剂的同时，同步启动抽气机11，将煤层中的气体进行抽取，并通过检测箱12进行检测，当检测到气化剂的浓度达到设定值后，关闭抽气机11；
52.步骤三：通过引燃管16向内侧的煤层通入燃气，接着通过引燃装置将燃气进行引燃，进而将煤层引燃，与此同时启动所有的抽气机11进行抽气；
53.步骤四：通过抽气机11对引燃的气体进行抽气，当检测到抽上来的气体中煤气的浓度达到设定值后，通过切换机构打开相应的收集管13，将煤气送入到净化装置中进行处理；
54.步骤五：通过上电机18带动进气挡板20向进气管4的外侧移动，停止向煤层的内侧通入气化剂，气化剂顶开相邻的进气板，向内侧的煤层通入气化剂，
55.步骤六：当检测箱12检测到抽上来气体中煤气含量低于设定值后，打开注浆装置，通过注浆管14将浆液进入到出气管8中，并向煤层中进行注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。
56.在本发明的实施例中，参考图1所示，步骤五中，当进气挡板20进行移动时，依次从下到上打开单向阀，通过第二进气管6向煤层内部通入气化剂。
57.需要说明的是，由于煤层在燃烧时，火焰逐渐向上运动，因此，通过依次从下到上打开单向阀，开启第二进气管6，向上方的煤层通入气化剂，可更好使煤层进行气化反应：
58.本发明提供的一种注气点后退式煤炭地下气化系统及工艺的工作原理如下：
59.通过在进气管4中设置进气挡板20以及与回复弹簧相连的进气板，通过可移动的进气挡板20，通过进气挡板20的移动，进而从内到外依次将进气板顶开，将气化剂通入到煤层中，保证气化剂在气化反应的区域供应充足，防止煤气与空气进行反应，影响煤气品质，并通过进气挡板20以及注浆管14，可有效隔绝气化完成的区域，控制气化剂的运动范围，保证未燃烧煤层气化剂供应充足，提高煤气品质，并通过注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。
60.本发明中涉及的电路以及控制均为现有技术，在此不进行过多赘述。
61.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，包括：注气孔道(1)，注气孔道(1)的内部放置有注气管(2)，注气孔道(1)的端面连接进气孔道(3)，注气孔道(1)位于煤层的一侧，进气孔道(3)深入到煤层中，进气孔道(3)内部安放有进气管(4)，进气管(4)与注气管(2)相连，进气管(4)的顶部设有多个进气孔(23)，进气孔(23)的内部转动连接进气板，进气板与进气孔(23)连接处设有回复弹簧，进气管(4)的内壁滑动连接进气挡板(20)，进气挡板(20)的端面固定连接缆绳(15)、缆绳(15)的中部缠绕在转向滚轮上，转向滚轮放置在与注气管(2)外壁相连的滚轮盒(17)，缆绳(15)的一端缠绕在位于地面上的上滚轮(19)上，上滚轮(19)与安装在支架上的上电机(18)相连，进气孔道(3)的上部设有多个出气孔道(7)，出气孔道(7)位于煤层的上部，出气孔道(7)的内壁设有出气管(8)，出气管(8)的顶部位于地面上，出气管(8)的顶部固定连接可将出气管(8)中的气体排出的抽气机(11)进气端，抽气机(11)的出气端连接检测箱(12)，检测箱(12)的端面通过切换机构连接多根收集管(13)，收集管(13)与收集罐和净化装置相连，出气管(8)位于地面上部分的端面连接注浆管(14)，注浆管(14)一端连接注浆装置，注气管(2)的外壁上焊接有引燃管(16)，引燃管(16)的顶部通过阀门连接燃气管，引燃管(16)的端面设有引燃装置。2.根据权利要求1所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，进气挡板(20)包括中部的板体，板体的的顶部与底部分别设有长方形的上凸起与下凸起，下凸起与上凸起分别滑动连接上滑槽(21)与下滑槽(22)，上滑槽(21)与下滑槽(22)设置在进气管(4)的上端与下端。3.根据权利要求2所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，进气孔道(3)的上方设有多个第二进气孔道(5)，第二进气孔道(5)内部设有第二进气管(6)，第二进气管(6)与注气管(2)之间通过单向阀相连。4.根据权利要求1所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述出气孔道(7)包括导气部(72)与输气部(71)，输气部(71)位于导气部(72)的上端，导气部(72)的尺寸小于输气部(71)的尺寸，出气管(8)的底部安放在导气部(72)与输气部(71)的连接处，出气管(8)的内径大于导气部(72)的直径。5.根据权利要求1所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述切换机构包括切换板(131)，切换板(131)的端面固定连接转动轴(132)，转动轴(132)的一端穿过收集管(13)与小型电机(133)相连，小型电机(133)放置在集气箱中，集气箱的的端面开设有进气孔，集气箱设有进气孔的端面与收集管(13)固定连接，转动轴(132)位于进气孔的内侧。6.根据权利要求4所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述导气部(72)的内部安装有导气管(9)，导气管(9)深入到煤层中，导气管(9)的端面设有多个从上到下排列的出气孔(10)。7.根据权利要求1所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统，其特征在于，所述引燃管(16)包括位于地面上的上管体(162)以及位于地面下的下管体(161)，上管体(162)与下管体(161)之间通过可燃材质制成的连接管(163)相连。8.根据权利要求1所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统的工艺，其特征在于，工艺的步骤顺序为：步骤一：向注气管(2)内部通入气化剂，气化剂通过进气管(4)进入到进气管(4)的内
侧，并随着进气管(4)中气化剂逐渐通入，进而增加进气管(4)内部的气压，将内侧的进气板顶起，将气化剂通入到煤层中；步骤二：在注气管(2)通入气化剂的同时，同步启动抽气机(11)，将煤层中的气体进行抽取，并通过检测箱(12)进行检测，当检测到气化剂的浓度达到设定值后，关闭抽气机(11)；步骤三：通过引燃管(16)向内侧的煤层通入燃气，接着通过引燃装置将燃气进行引燃，进而将煤层引燃，与此同时启动所有的抽气机(11)进行抽气；步骤四：通过抽气机(11)对引燃的气体进行抽气，当检测到抽上来的气体中煤气的浓度达到设定值后，通过切换机构打开相应的收集管(13)，将煤气送入到净化装置中进行处理；步骤五：通过上电机(18)带动进气挡板(20)向进气管(4)的外侧移动，停止向煤层的内侧通入气化剂，气化剂顶开相邻的进气板，向内侧的煤层通入气化剂；步骤六：当检测箱(12)检测到抽上来气体中煤气含量低于设定值后，打开注浆装置，通过注浆管(14)将浆液进入到出气管(8)中，并向煤层中进行注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。9.根据权利要求8所述的一种注气点后退式煤炭地下气化系统的工艺，其特征在于，步骤五中，当进气挡板(20)进行移动时，依次从下到上打开单向阀，通过第二进气管(6)向煤层内部通入气化剂。
技术总结
本发明涉及煤炭地下气化技术领域，公开了一种注气点后退式煤炭地下气化系统，包括：注气管和与之相连的进气管，进气管的顶部设有多个进气孔，进气孔的内部转动连接进气板，进气管的内壁滑动连接进气挡板，进气管上方设有出气管，出气管位于地面上部分的端面连接注浆管，通过在进气管中设置进气挡板，通过可移动的进气挡板，通过进气挡板的移动，依次将进气板顶开，将气化剂通入到煤层中，保证气化剂在气化反应的区域供应充足，防止煤气与空气进行反应，影响煤气品质，并通过进气挡板以及注浆管，可有效隔绝气化完成的区域，控制气化剂的运动范围，保证未燃烧煤层气化剂供应充足，提高煤气品质，并通过注浆，可对煤层进行填充，防止地表塌陷。止地表塌陷。止地表塌陷。
