煤炭地下气化系统及其构建方法技术方案

本发明专利技术提供了一种煤炭地下气化系统及其构建方法。其中，该系统包括：气化炉和隔水结构；其中，气化炉设置在气化煤层中，用以将气化煤层的原煤经气化反应转化为煤气；隔水结构设置在气化煤层的外围，以使气化煤层周围的水分与气化煤层隔离。本发明专利技术中的气化煤层的外围设置有隔水结构，进而阻止了地下水从含水层涌入气化煤层内，从而避免了气化炉中的热量被地下水消耗而导致的气化工作面的温度偏低，保证了地下煤层气化过程的正常进行，同时，隔水结构也可以防止气化过程产生的污染物扩散到地下而扩散到煤层四周的地层中。此外，隔水结构还可以防止气化过程中气化煤层中产生的煤气和热量向四周地层扩散，进而保证了产生煤气的量和煤层的气化速度。

Coal underground gasification system and construction method thereof

The invention provides a coal underground gasification system and a construction method thereof. Among them, the system includes: a gasification furnace and water structure; the gasification furnace is arranged in the gasification of coal seam, coal gasification to coal into gas after gasification reaction; water isolation structure is arranged at the periphery of the gasification of coal seam, so that water and gasification of coal seam gasification of coal seam around the isolation. A water barrier structure is the peripheral gasification of coal seam in the invention, thereby preventing the groundwater from the aquifer influx gasification coal seam, thus avoiding the gasification furnace in the heat by low temperature gasification working surface groundwater consumption caused by underground coal gasification process, to ensure the normal, at the same time, also can prevent water barrier structure the pollutants generated in the process of diffusion to the underground gasification and coal seam surrounding strata to diffusion. In addition, the water resisting structure can prevent the gas and heat generated in the gasified coal seam from spreading into the surrounding strata during the gasification process, thereby ensuring the quantity of the gas produced and the gasification speed of the coal seam.

【技术实现步骤摘要】
煤炭地下气化系统及其构建方法
本专利技术涉及煤炭气化
，具体而言，涉及一种煤炭地下气化系统及其构建方法。
技术介绍
对于煤层的四周地层中所蕴含的丰富的地下水来说，当利用煤炭地下气化技术来开采该煤层时，地下水会不断涌入气化炉中，并且，在地下水经历一系列的相变过程中，气化炉中的热量将被地下水消耗，进而导致气化工作面的温度偏低，使得地下气化过程无法正常运行；另外，即使地下水的涌水量较小，对煤层的气化过程影响不大，但是气化过程中产生的污染物会扩散到地下水中，并随着地下水的流动扩散到煤层四周的地层中，进而使得污染范围不断扩大。因此，当煤层四周存在地下水时，无论其涌水量的大小，在对煤层进行气化时，地下水都会对气化过程产生影响。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种煤炭地下气化系统及其构建方法，旨在解决地下水涌入气化炉导致的气化过程无法正常进行以及污染物扩散的问题。一个方面，本专利技术提出了一种煤炭地下气化系统。该系统包括：气化炉和隔水结构；其中，气化炉设置在气化煤层中，用以将气化煤层的原煤经气化反应转化为煤气；隔水结构设置在气化煤层的外围，以使气化煤层周围的水分与气化煤层隔离。进一步地，上述煤炭地下气化系统中，隔水结构包括：沿气化煤层外围设置至少一圈孔；各孔内和气化煤层周围的岩体和/或土层的空隙内填充有隔水介质。进一步地，上述煤炭地下气化系统中，隔水介质为水泥砂浆或泥粘土。进一步地，上述煤炭地下气化系统中，各孔沿气化煤层的周向均匀设置。进一步地，上述煤炭地下气化系统中，各孔均以气化煤层为圆心围设于气化煤层的外围。进一步地，上述煤炭地下气化系统中，各孔均为垂直孔。本专利技术中气化煤层的外围设置有隔水结构，进而阻止了地下水从含水层涌入气化煤层内，从而避免了气化炉中的热量被地下水消耗而导致的气化工作面的温度偏低，保证了地下煤层气化过程的正常进行，同时，隔水结构也可以防止气化过程产生的污染物扩散到地下而扩散到煤层四周的地层中。尤其是，本专利技术的隔水结构为沿气化煤层外围设置至少一圈孔，各孔内和气化煤层周围的岩体和/或土层的空隙内填充有隔水介质；通过隔水介质将含水层与气化炉所在的区域隔离。进一步地，本专利技术的隔水结构还可以防止气化过程中气化煤层中产生的煤气和热量向四周地层扩散，进而保证了气化产生煤气的量和煤层的气化速度。另一方面，本专利技术还提出了一种煤炭地下气化系统的构建方法。该方法包括如下步骤：构建步骤，在气化煤层中构建用以将气化煤层的原煤经气化反应转化为煤气的气化炉；设置步骤，在气化煤层的外围设置用以使气化煤层周围的水分与气化煤层隔离的隔水结构。进一步地，上述煤炭地下气化系统的构建方法中，设置步骤包括：第一钻设子步骤，沿气化煤层的周向钻设多个用以构成隔水结构的垂直孔；灌设子步骤，向各垂直孔中填充隔水介质；加压子步骤，对各垂直孔中的隔水介质施加压力，以使隔水介质渗入气化煤层周围的岩体和/或土层的空隙内。进一步地，上述煤炭地下气化系统的构建方法中，在设置步骤之后还包括：清理步骤，气化煤层气化完成后，对气化炉内的污染物进行清理。进一步地，上述煤炭地下气化系统的构建方法中，清理步骤包括：第二钻设子步骤，在隔水结构中钻设钻孔，以使气化煤层与含水层相连通；冲洗子步骤，将含水层中的水引入气化炉中，以对气化炉进行冲洗；抽水子步骤，将气化炉中的水抽出；密封子步骤，对隔水结构中钻设的钻孔进行密封。本专利技术中气化煤层的外围设置有隔水结构，进而阻止了地下水从含水层涌入气化煤层内，从而避免了气化炉中的热量被地下水消耗而导致的气化工作面的温度偏低，保证了地下煤层气化过程的正常进行，同时，隔水结构也可以防止气化过程产生的污染物扩散到地下而扩散到煤层四周的地层中。尤其是，本专利技术的隔水结构为沿气化煤层外围设置至少一圈孔，各孔内和气化煤层周围的岩体和/或土层的空隙内填充有隔水介质；通过隔水介质将含水层与气化炉所在的区域隔离。进一步地，本专利技术的隔水结构还可以防止气化过程中气化煤层中产生的煤气和热量向四周地层扩散，进而保证了气化产生煤气的量和煤层的气化速度。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的煤炭地下气化系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的煤炭地下气化系统的构建方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的煤炭地下气化系统的构建方法中，设置步骤的流程图；图4为本专利技术实施例提供的煤炭地下气化系统的构建方法的又一流程图；图5为本专利技术实施例提供的煤炭地下气化系统的构建方法中，清理步骤的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。系统实施例：参见图1，图中示出了本实施例提供的煤炭地下气化系统的优选结构。如图所示，该系统包括：气化炉1和隔水结构3。其中，气化炉1设置在气化煤层2中，进而对气化煤层2进行气化以将气化煤层2中的原煤转化为煤气。本领域技术人员应当理解，对于气化炉1，包括至少一个进气孔11和至少一个出气孔12，进气孔11和出气孔12均钻设于气化煤层2中，进气孔11和出气孔12的底部相贯通，以形成气化通道13。隔水结构3设置在气化煤层2的外围，进而将气化煤层2周围的含水层的水分与气化煤层2相隔离。需要说明的是，隔水结构3的隔水效果需要低于气化煤层2进行气化时所允许的涌水量，例如，隔水结构3可以使气化煤层2中的涌水量小于8～14.5L/h。本实施例中，气化煤层2的外围设置有隔水结构3，进而阻止了地下水从含水层涌入气化煤层2内，从而避免了气化炉1中的热量被地下水消耗而导致的气化工作面的温度偏低，保证了地下煤层气化过程的正常进行，同时，隔水结构3也可以防止气化过程产生的污染物扩散到地下而扩散到煤层四周的地层中。此外，隔水结构3还可以防止气化过程中气化煤层2中产生的煤气和热量向四周地层扩散，进而保证了煤气的采集量和煤层的气化速度。上述实施例中，隔水结构3可以利用帷幕灌浆技术来设置，即沿气化煤层2的外围设置至少一圈垂直孔31，各个垂直孔31和气化煤层2周围的岩体的空隙均填充有隔水介质，或者各个垂直孔31和气化煤层2周围的土层的空隙内均填充有隔水介质，进而在气化煤层2的外围形成多层阻水幕，以阻止含水层的水涌入气化煤层2内，即通过隔水介质将含水层与气化炉1所在的区域隔离。具体实施时，隔水介质可以为水泥砂浆、泥粘土或化学灌浆材料。每圈的垂直孔31的数量和各垂直孔31之间的间距可以根据气化煤层2四周岩体和/或土层的裂隙、孔隙的情况来确定，本实施例对其不做任何限定。上述实施例中，各圈垂直孔31均以气化煤层2为圆心，以不同的半径，呈环形均匀地设置于气化煤层2的四周，以起到最大的隔水效果。具体实施时，各圈垂直孔31之间的间距均可以根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤炭地下气化系统，其特征在于，包括：气化炉(1)，其设置在气化煤层(2)中，用以将所述气化煤层(2)的原煤经气化反应转化为煤气；隔水结构(3)，其设置在所述气化煤层(2)的外围，以使所述气化煤层(2)周围的水分与所述气化煤层(2)隔离。

【技术特征摘要】
1.一种煤炭地下气化系统，其特征在于，包括：气化炉(1)，其设置在气化煤层(2)中，用以将所述气化煤层(2)的原煤经气化反应转化为煤气；隔水结构(3)，其设置在所述气化煤层(2)的外围，以使所述气化煤层(2)周围的水分与所述气化煤层(2)隔离。2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化系统，其特征在于，所述隔水结构(3)包括：沿所述气化煤层(2)外围设置至少一圈孔(31)；各所述孔(31)内和所述气化煤层(2)周围的岩体和/或土层的空隙内填充有隔水介质。3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化系统，其特征在于，所述隔水介质为水泥砂浆或泥粘土。4.根据权利要求2所述的煤炭地下气化系统，其特征在于，各所述孔(31)沿所述气化煤层(2)的周向均匀设置。5.根据权利要求2所述的煤炭地下气化系统，其特征在于，各所述孔(31)均以所述气化煤层(2)为圆心围设于所述气化煤层(2)的外围。6.根据权利要求2至5中任一项所述的煤炭地下气化系统，其特征在于，各所述孔(31)均为垂直孔。7.一种利用权利要求1至6中任一项所述煤炭地下气化系统的构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐斌，杜慧华，徐军，徐建红，
申请(专利权)人：新疆国利衡清洁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆,65