一种煤炭地下气化的出气孔装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤炭地下气化技术领域，特别涉及一种煤炭地下气化的出气孔装置。
【背景技术】
[0002]煤炭地下气化是一种高效清洁地利用低品质煤炭资源的能源转化技术。煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程，集建井、采煤、气化工艺为一体的多学科开发洁净能源与化工原料的新技术，其实质是只提取煤中含能组分，变物理采煤为化学采煤，因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少等优点，被誉为第二代采煤方法。
[0003]在煤炭地下气化过程中需要建立若干进气孔和出气孔，进气孔鼓入气化剂(空气、氧气、水蒸气等)，气化剂在煤层中与煤发生燃烧化学反应，生成高温(150°C?300°C )的热煤气，由出气孔将热煤气排出地面。
[0004]在出气孔输送气体会出现出气孔堵塞问题，其堵塞主要有两个原因:一是在出气时，部分灰渣随气流堆积在孔底，导致出气孔堵塞；二是在热作用下，气流通道会出现煤层顶板冒落，堵塞出气孔。
[0005]出现这两种情况，一般的解决方法进行机械掏孔，将堵塞物清除，但这种方法不但操作复杂，成本高，而且不能彻底解决堵塞问题，一段时间后，出气孔又会被堵塞。
【实用新型内容】
[0006]为了克服出气孔堵塞的缺点，本实用新型提供一种煤炭地下气化的出气孔装置，有效地解决了因灰渣、煤层顶板冒落物而导致的出气孔装置堵塞的问题，无需通过机械掏孔将灰渣、煤层顶板冒落物清除，节省了工序，提高了工作效率，同时延长了出气孔装置排气的时间，提高了出气孔装置的运行周期，确保煤炭地下气化系统的安全、稳定的运行，并且结构简单，安装方便，节约成本。
[0007]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种煤炭地下气化的出气孔装置，出气孔装置的顶部与地面连通，出气孔装置依次穿过覆盖层、煤层顶板，出气孔装置的底部设置在煤层中，其特征在于，出气孔装置为双层套管结构。
[0008]双层套管结构包括耐高温管和可燃管，在耐高温管的至少位于煤层中的管壁上设有多个将热煤气导入耐高温管的开孔，可燃管覆盖开孔。
[0009]在耐高温管的至少位于煤层中的管壁上和位于煤层顶板内靠近煤层处的一部分管壁上设有开孔。
[0010]开孔在耐高温管的管壁上沿圆周方向均匀分布，且为交错设置。
[0011]开孔的大小为将热煤气排出时可燃管燃烧或热破坏后暴露出来的所有开孔的出气量^未设开孔的耐高温管在耐高温管底部端口未堵塞时的出气量。
[0012]相邻两个开孔之间的距离为以不损坏耐高温管的拉力为准的距离。
[0013]可燃管位于耐高温管的内侧或者外侧。
[0014]可燃管与耐高温管为固定连接。
[0015]固定连接包括卡合连接，卡合连接为根据可燃管与耐高温管的位置关系通过变化耐高温管底部直径的大小与可燃管形成卡合连接。
[0016]可燃管的顶端位于煤层顶板内，可燃管的顶端在煤层顶板内的高度为高于煤层顶板最大冒落空腔的高度；
[0017]可燃管的底端距离煤层底板的距离为0.5m-l.5m。
[0018]本实用新型的有益效果是，有效地解决了因灰渣、煤层顶板冒落物而导致的出气孔装置堵塞的问题，无需通过机械掏孔将灰渣、煤层顶板冒落物清除，节省了工序，提高了工作效率，同时延长了出气孔装置排气的时间，提高了出气孔装置的运行周期，确保煤炭地下气化系统的安全、稳定的运行，并且结构简单，安装方便，节约成本。
【附图说明】
[0019]下面结合附图对本实用新型所述的煤炭地下气化的出气孔装置进行具体说明。
[0020]图1是本实用新型出气孔装置中耐高温管的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型出气孔装置中可燃管的结构示意图；
[0022]图3是本实用新型出气孔装置的整体结构示意图；
[0023]图4是本实用新型出气孔装置固井后的结构示意图；
[0024]图5是本实用新型煤层内的煤与气化剂充分燃烧过程中出气孔装置的结构示意图。
[0025]如图所示，耐高温管I，开孔2，可燃管3，覆盖层4，煤层顶板5，煤层6，煤层底板7，煤层顶板冒落空腔8，灰渣9，煤层顶板冒落物10，第一开孔11，第二开孔12，第三开孔13，第四开孔14。
【具体实施方式】
[0026]如图1、2、3、4、5所示，本实用新型的煤炭地下气化的出气孔装置，出气孔装置的顶部与地面连通，便于将气化后的气体(即热煤气)由地下排放到地面，通过地面上相应的装置对热煤气进行充分利用。出气孔装置由上至下依次穿过覆盖层4、煤层顶板5，出气孔装置的底部设置在煤层6中，通入煤层中的气化剂与煤进行一系列的燃烧化学反应之后产生热煤气，热煤气则由出气孔装置的底部进入出气孔装置内，将热煤气进行回收。出气孔装置为双层套管结构，有效地解决了因灰渣、煤层顶板冒落物而导致的出气孔装置堵塞的问题，无需通过机械掏孔将灰渣、煤层顶板冒落物清除，节省了工序，延长了出气孔装置排气的时间，提高了出气孔装置的运行周期。
[0027]如图1、2、3、4所示，双层套管结构包括耐高温管I和在高温条件下可燃烧或被热破坏的可燃管3。在耐高温管的至少位于煤层中的管壁上设有多个开孔2，开孔的作用是将热煤气导入耐高温管，将热煤气排出。可燃管3将全部的开孔2覆盖，在高温条件下，可燃管3燃烧或者被热破坏，则将可燃管覆盖之下的开孔2暴露出来，热煤气由开孔2导入出气孔装置内排出。并且，出气孔装置在出气前需要通入气体，确保出气孔装置正常工作，使得排气通道保持畅通，则可燃管3将开孔2全部覆盖，确保通入的气体能够顺利到达煤层6，防止气体的泄露。
[0028]在耐高温管的至少位于煤层中的管壁上设有开孔2，这样，煤层6与气化剂燃烧，出气孔装置处于高温状态，可燃管3燃烧或者被热破坏，则耐高温管上的开孔2暴露。若煤燃烧之后产生的灰渣9将出气孔装置底部的端口堵塞，或者灰渣较多时将出气孔装置底部附近的一部分开孔堵塞，则通过耐高温管管壁上的其他开孔将热煤气排出，所以，处于煤层中那部分的管壁要设有开孔2，便于将热煤气排出。
[0029]如图1、2、3、4、5所示，优选的，在耐高温管的至少位于煤层中的管壁上和位于煤层顶板内靠近煤层处的一部分管壁上设有开孔2，也就是说，耐高温管的管壁，位于煤层中那部分的管壁和位于煤层顶板内的管壁中的靠近煤层处的一部分管壁，至少这两部分管壁上设置开孔2。煤与气化剂燃烧，转变为气体的过程中，破坏了原有的应力平衡，因此煤层顶板5围岩的应力重新分布，在岩层自重应力场和温度场的共同作用下，随着燃烧空间的形成，燃空区上方的岩体会产生弯曲变形，当燃空面积达到一定程度时，煤层顶板5发生冒落。这样煤层顶板冒落物10掉落下来，以及煤燃烧之后产生的灰渣9，会遮盖住出气孔装置底部的端口和靠近底部的一部分开孔2，尤其是当煤层顶板冒落物10掉落较多时，会遮盖住更多的开孔2，所以应该在耐高温管位于煤层中那部分的管壁上和位于煤层顶板内靠近煤层处的一部分管壁上设置开孔2，便于将热煤气排出。
[0030]如图1所示，开孔2在耐高温管的管壁上沿圆周方向均匀分布，且为交错设置，则耐高温管I可以全方位的接收热煤气，并使得耐高温管有更好的结构完整性。开孔的形状为任意的，如方形、菱形、椭圆形、多边形，优选的为圆形。
[0031]开孔的大小为将热煤气排出时可燃管燃烧或热破坏后暴露出来的所有开孔的出气量多未设开孔的耐高温管在耐高温管的底部端口未堵塞时的出气量，也就是说，如果现有技术中，普通的没有设置开孔的耐高温管正常排气(底部端口未被堵塞)时的出气量为A，本实用新型所述的设置开孔的耐高温管在可燃管燃烧或被热破坏后暴露出来的所有开孔的出气量为B，那么B多A。这样的设计可以将热煤气更为快速的排出，提高了出气孔装置的工作效率，防止热煤气在出气孔装置处聚集，确保煤炭地下气化系统的安全稳定运行。
[0032]相邻两个开孔之间的距离为以不损坏耐高温管的拉力为准的距离，确保耐高温管的强度，使其正常工作，延长耐高温管的使用寿命。优选的，在同一平面上的相邻两个开孔之间的距离为30cm-50cm。
[0033]可燃管3可以位于耐高温管的内侧，也可以位于耐高温管的外侧。优选的，结合现有的钻孔固井技术，可燃管3位于耐高温管的外侧，不仅方便可燃管与耐高温管的固定连接，工艺简单，操作方便，而且可燃管设置在耐高温管的外侧，对高温的感应更迅速，可以更快、更好的被热破坏或燃烧，使得