一种中心水管式气化采煤装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种中心水管式气化采煤装置，其包括外圈组件和内圈组件，外圈组件包括上接头、密封环、上外筒、下外筒和喷头，上接头上端设有压环槽，中部设有固定螺钉，下端安装有螺套，其底部与密封环焊接定位；上外筒为中空圆柱形，其上端与螺套螺纹连接，其底部设有活门机构；下外筒为中空圆柱形，其上端与上外筒的下端相连，其下端连接有喷头；内圈组件包括输水管、卡套直通终端接头、中间水管和雾化喷嘴，输水管上成对设置有喉箍，固定螺钉插入成对设置的喉箍之间，用于限制输水管的轴向窜动；中间水管的外表面周向均布有多个对输送的氧气进行造旋的螺旋叶片。本发明专利技术具有结构简单，耐高温，抗氧化，一次下井持续工作周期较长等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种中心水管式气化采煤装置
本专利技术属于煤田矿藏采煤作业
，更具体地，涉及一种中心水管式气化采煤装置。
技术介绍
水煤气属于一种低碳清洁能源，其使用需求量日益增长，气化采煤技术包括常规气化采煤技术和地下气化采煤技术。常规气化采煤技术是通过常规挖坑采矿的坑道作业方式，将地下的煤炭资源采集输送到地面来进行气化处理，形成水煤气；地下气化采煤方式是直接将地下的煤层矿藏，进行点火燃烧，并通过地面往煤层供氧、输水处理，在地下生成水煤气，最后将生成的水煤气收集起来形成工业产品留待使用，而燃烧后的煤层矿藏所形成的煤灰和矿渣仍然被深埋藏于地下，不会给地面环境带来污染，从而实现煤炭资源清洁化利用的目标，因此该技术得到广泛的利用。管式气化采煤装置是地下气化采煤技术的应用装置，现有技术中对于管式气化采煤装置方面已经做出一些设计方案。例如，技术专利CN204126625U公开了一种抗高温防烧坏多通道连续管，连续管整体由A段、B段、C段依次连接，水通过毛细钢管送到B段的外管和内管之间的空腔，从A段的内壁上四个小孔喷出，B段成为内部充满水的锅炉管，以避免火焰四窜时注入管被烧坏。然而，进一步的研究，上述现有技术仍然存在以下的缺陷或不足：首先，上述技术所述的工具与连续管通过焊接方式连接在一起，工具不能重复使用，且管壁较薄，焊接工艺较复杂；其次，工具中气流、水流不具有造旋和雾化功能，气液两相混合不均匀，影响水煤气的生成效率；再次，该技术所述的工具不具备防回火装置，在地下煤层中工作时，当氧气停止输送时，容易造成回火，烧坏工具。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种中心水管式气化采煤装置，其中通过压环槽的连接方式使采煤装置与连续管前端可靠连接，通过设置结构简单的喉箍固定限位装置，有效防止输水管轴向窜动；同时通过设置带螺旋叶片的中间水管以及雾化喷嘴，实现氧气造旋、清水雾化的功能，给工具进行高效降温，同时使气液二相流混合充分后喷向煤层，方便水煤气生成，保证给地下燃烧煤层持续供氧，达到气化采煤的工业目的，实现煤炭能源的清洁利用，适用于煤炭行业的煤炭地下气化采煤作业。为实现上述目的，本专利技术提出了一种中心水管式气化采煤装置，其特征在于，包括外圈组件和内圈组件，所述外圈组件套装于所述内圈组件的外部，其中：所述外圈组件包括由上至下依次分布的上接头、密封环、上外筒、下外筒和喷头，所述上接头为中空圆柱形，其上端的外侧设有用于连接连续管的压环槽，其中部设有固定螺钉，其下端的外侧安装有螺套，其底部与所述密封环焊接定位；所述上外筒为中空圆柱形，其上端与所述螺套螺纹连接，其底部设有活门机构；所述下外筒为中空圆柱形，其上端与所述上外筒的下端相连，其下端与所述喷头相连；所述内圈组件包括由上至下依次连接的输水管、卡套直通终端接头、中间水管和雾化喷嘴，所述输水管上成对设置有喉箍，所述固定螺钉插入所述成对设置的喉箍之间，用于限制输水管的轴向窜动；所述中间水管的外表面周向均布有多个对输送的氧气进行造旋的螺旋叶片。作为进一步优选的，所述活门机构包括套装在活门销上的凹活门、凸活门和扭转弹簧，所述扭转弹簧位于所述凹活门和凸活门之间。作为进一步优选的，所述上接头上端设有用于安装柔性石墨编织填料的密封沟槽，该柔性石墨编织填料用于密封所述上接头和连续管之间的间隙。作为进一步优选的，所述密封环上设有用于安装柔性石墨编织填料的密封沟槽，该柔性石墨编织填料用于密封所述密封环和上外筒之间的间隙。作为进一步优选的，所述螺套上设有用于安装紧定螺钉的螺钉孔，该紧定螺钉用于将所述螺套锁紧在所述上接头上，防止与所述螺套连接的所述上外筒相对于所述上接头随意转动。作为进一步优选的，所述卡套直通终端接头上端具有卡套结构，下端具有螺纹，其通过所述卡套结构与所述输水管相连，通过所述螺纹与所述中间水管相连。作为进一步优选的，所述螺旋叶片优选为四个，其导程为480mm。作为进一步优选的，所述喷头中部具有直径为30mm的圆柱形喷孔，所述圆柱形喷孔的上端设有半径为6mm的圆角，出口端设有圆锥角为16°的圆锥形孔。作为进一步优选的，所述采煤装置还设有热电偶，所述热电偶沿着所述上外筒和下外筒的内壁安装，并通过快插接头与信号电缆进行快速连接。作为进一步优选的，所述热电偶优选为两个，第一个所述热电偶设置在所述喷头中，第二个所述热电偶安装在距离所述第一个热电偶500mm轴向长度位置处。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术采用压环槽的连接方式使采煤装置与连续管前端相连，简单可靠；通过设置结构简单的喉箍固定限位装置，有效防止输水管轴向窜动；通过设置带螺旋叶片的中间水管以及雾化喷嘴，实现氧气造旋、清水雾化的功能，给工具进行高效降温，同时使气液二相流混合充分后喷向煤层，方便水煤气生成，保证给地下燃烧煤层持续供氧，辅助燃烧，喷水雾化后能高效地与地下燃烧的煤层形成水煤气，达到气化采煤的工业目的，实现煤炭能源的清洁利用。2.本专利技术还对活门机构进行研究与设计，设计了可正向开启、反向关闭的活门机构，防止氧气停止输送时，煤层回火烧坏损毁工具；本专利技术的输水管与工具零件采用卡套直通终端接头连接，能耐压密封，连接方便快捷；热电偶信号电缆采用快插接头连接，方便简单。3.本专利技术采煤装置能承受6～10MPa的工作压力，满足耐高温、抗氧化的工况环境，满足氧气输送量2000Nm3/h，压力降小于0.2Mpa，满足水输送量0.8～2t/h，压力降小于3MPa，具有结构简单，耐高温，抗氧化，一次下井持续工作周期较长等优点。附图说明图1是本专利技术装置下井时活门关闭的状态示意图；图2是本专利技术装置工作时活门打开的状态示意图；图3是本专利技术装置F-F处截面示意图；图4是本专利技术装置G-G处中间水管的结构示意图；图5是本专利技术装置H-H处活门机构的结构示意图；图6是本专利技术装置喷头的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本专利技术的一种中心水管式气化采煤装置，其包括外圈组件和内圈组件，外圈组件套装于内圈组件的外部，通过外圈组件和内圈组件的配合，实现向地下燃烧的煤层输送氧气和水，并生成水煤气，达到气化采煤的工业目的，实现煤炭能源的清洁利用，满足耐高温、抗氧化的工况环境。下面将对本专利技术的关键组件逐一进行更为具体的说明。作为本专利技术的关键组件之一，外圈组件包括由上至下依次分布的上接头1、密封环8、上外筒10、下外筒18和喷头19，上接头1为中空圆柱形，便于输氧流通及输水管B的安装通过，其上端的外侧设有压环槽1-1和错筋槽1-2，用于与连续管A连接，通过专用滚压装置将连续管A管体挤压进压环槽1-1中，形成悬挂连接，错筋槽1-2用于错开连续管上的焊筋，便于插入安装；上接头1中端具有螺钉孔1-4，固定螺钉5通过该螺钉孔1-4连接安装在上接头1上，二者之间用密封垫4密封；上接头1下端的圆柱台阶面1-5上安装有螺套6，上接头1的底部与密封环8焊接定位；该螺套6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中心水管式气化采煤装置，其特征在于，包括外圈组件和内圈组件，所述外圈组件套装于所述内圈组件的外部，其中：所述外圈组件包括由上至下依次分布的上接头(1)、密封环(8)、上外筒(10)、下外筒(18)和喷头(19)，所述上接头(1)为中空圆柱形，其上端的外侧设有用于连接连续管(A)的压环槽(1‑1)，其中部设有固定螺钉(5)，其下端的外侧安装有螺套(6)，其底部与所述密封环(8)焊接定位；所述上外筒(10)为中空圆柱形，其上端与所述螺套(6)螺纹连接，其底部设有活门机构；所述下外筒(18)为中空圆柱形，其上端与所述上外筒(10)的下端相连，其下端与所述喷头(19)相连；所述内圈组件包括由上至下依次连接的输水管(B)、卡套直通终端接头(9)、中间水管(11)和雾化喷嘴(12)，所述输水管(B)上成对设置有喉箍(3)，所述固定螺钉(5)插入所述成对设置的喉箍(3)之间，用于限制输水管(B)的轴向窜动；所述中间水管(11)的外表面周向均布有多个对输送的氧气进行造旋的螺旋叶片(11‑1)。

【技术特征摘要】
1.一种中心水管式气化采煤装置，其特征在于，包括外圈组件和内圈组件，所述外圈组件套装于所述内圈组件的外部，其中：所述外圈组件包括由上至下依次分布的上接头(1)、密封环(8)、上外筒(10)、下外筒(18)和喷头(19)，所述上接头(1)为中空圆柱形，其上端的外侧设有用于连接连续管(A)的压环槽(1-1)，其中部设有固定螺钉(5)，其下端的外侧安装有螺套(6)，其底部与所述密封环(8)焊接定位；所述上外筒(10)为中空圆柱形，其上端与所述螺套(6)螺纹连接，其底部设有活门机构；所述下外筒(18)为中空圆柱形，其上端与所述上外筒(10)的下端相连，其下端与所述喷头(19)相连；所述密封环(8)上设有用于安装柔性石墨编织填料(2)的密封沟槽(8-1)，该柔性石墨编织填料(2)用于密封所述密封环(8)和上外筒(10)之间的间隙；所述螺套(6)上设有用于安装紧定螺钉(7)的螺钉孔(6-1)，该紧定螺钉(7)用于将所述螺套(6)锁紧在所述上接头(1)上，防止与所述螺套(6)连接的所述上外筒(10)相对于所述上接头(1)随意转动；所述喷头(19)中部具有直径为30mm的圆柱形喷孔，所述圆柱形喷孔的上端设有半径为6mm的圆角，出口端设有圆锥角为16°的圆锥形孔；所述内圈组件包括由上至下依次连接的输水管(B)、卡套直通终端接头(9)、中间水管(11)和雾化喷嘴(12)，所述输水管(B)上成对设置有喉箍(3)，所述固定螺钉(5)插入所述成对...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡强法，陈智，朱峰，吕维平，李金国，陈峰，
申请(专利权)人：中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所，新奥气化采煤有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42