[實用新型]用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720035540.2
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN206608160U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閔振華;卡斯珀·揚·亨德利克·伯格;汪原理
• 申請（專利權(quán)）人: 中為（上海）能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務(wù)所(普通合伙)33230
• 代理人: 馮年群

1.用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，基于注入井內(nèi)襯管作為移動通道，其特征在于：所述噴頭設(shè)備包括如下部件：

（a）止回閥，用于阻止逆向易燃易爆氣體污染、損壞上游設(shè)備；

（b）機械剪切裝置，設(shè)于止回閥下游，用于在必要時剪斷噴嘴以撤回其它設(shè)備；

（c）噴嘴，設(shè)于機械剪切裝置下游，包括噴嘴主體和噴嘴外殼，二者之間設(shè)有環(huán)形間隙，噴嘴主體處于低溫環(huán)境，用于向燃燒和氣化區(qū)噴射高濃度氧化劑，噴嘴外殼處于高溫環(huán)境，用于向燃燒和氣化區(qū)噴射冷卻劑，噴嘴外殼遠端裝有氣密性密封的快速連接器，用于在點火階段連接、輸送和斷開地下點火設(shè)備；

（d）支撐件，包括止回閥支撐件和噴嘴外殼支撐件，分別設(shè)于止回閥外殼和噴嘴外殼的外部，用于噴頭設(shè)備的扶正定位和環(huán)隙密封；止回閥支撐件由3-4個支撐部件組成，支撐部件之間的夾角為90-120°，距離止回閥近端0-30mm，支撐部件包括U型支撐腳、彈簧和滾輪；噴嘴外殼支撐件為環(huán)狀支撐圈，距離噴嘴外殼遠端0-30mm，支撐件包括U型支撐圈、彈簧和密封圈；

（e）分布式溫度、壓力和聲波傳感器，分別設(shè)于注入井內(nèi)襯管外部，噴頭設(shè)備外部和噴嘴主體內(nèi)部，用于噴頭設(shè)備工藝參數(shù)的監(jiān)測和控制；

（f）氣動保護塞，設(shè)于噴嘴的頂端，用于噴頭設(shè)備進入井下時保護噴嘴設(shè)備；

噴頭設(shè)備的各部件通過外部抓鉤連接器或快速連接器或帶有卡口/定位螺栓的螺紋或法蘭螺栓實現(xiàn)非焊接連接并提供有效地氣密性密封，止回閥中心、機械剪切裝置中心和噴嘴主體中心構(gòu)成噴頭氧化劑通道，噴頭設(shè)備與注入井內(nèi)襯管之間的環(huán)隙空間以及噴嘴主體與噴嘴外殼之間的環(huán)隙空間構(gòu)成噴頭冷卻劑通道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：所述噴嘴外殼與噴嘴主體通過非閉合螺紋連接，以在噴嘴內(nèi)部為冷卻劑提供螺旋式液壓流動通道，噴嘴外殼近端設(shè)有若干個冷卻劑入口，噴嘴外殼遠端外圈設(shè)有若干個冷卻劑出口，每個進出口都與螺旋式液壓流動通道連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：所述噴嘴外殼遠端內(nèi)圈設(shè)有一個或多個氧化劑噴射孔，單噴射孔的尺寸基于出口最大噴射速度確定，以優(yōu)化氧化劑在燃燒和氣化區(qū)內(nèi)的噴射輸送距離；多個噴射孔的多個孔按中心和外周分布且外周各孔與中心孔平行或按照與中心孔成5-35°角向外發(fā)散，以優(yōu)化氧化劑在燃燒和氣化區(qū)內(nèi)的噴射分散范圍。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：在氧化劑通道上位于機械剪切裝置上游和氧化劑噴射孔內(nèi)均安裝有止回閥，在冷卻劑通道上，位于噴嘴外殼的冷卻劑入口和出口均安裝有止回閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：位于止回閥外殼的支撐件的支撐部件，通過焊接或固定螺栓或一體成型方式安裝在止回閥外殼；U型支撐腳和注入井內(nèi)襯管內(nèi)圈留有5-10mm的縫隙，滾輪和注入井內(nèi)襯管內(nèi)圈直接接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：位于噴嘴外殼的支撐件，通過焊接或固定螺栓或一體成型方式安裝在噴嘴外殼，U型支撐圈和注入井內(nèi)襯管內(nèi)圈留有5-10mm的縫隙，密封圈厚度大于縫隙，密封圈的內(nèi)部空間與所述噴嘴的環(huán)隙空間連通，密封圈的伸縮由冷卻劑的注入壓力和/或流量控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：所述機械剪切裝置由剪切裝置主體、剪切裝置外殼和剪切鞘組成，采用自斷機構(gòu)，通過剪切鞘剪斷剪切裝置主體和剪切裝置外殼。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：所述噴嘴外殼上從支撐件開始，經(jīng)過冷卻劑出口至氧化劑噴射孔設(shè)有多條2-3mm深的微型文丘里/引流紋路，用于引導(dǎo)冷卻劑到達所述噴嘴外殼遠端及氧化劑噴射孔以實施冷卻保護。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤炭地下氣化工藝的噴頭設(shè)備，其特征在于：所述分布式溫度、壓力和聲波傳感器均為基于光纖時域反射測量技術(shù)的分布式感應(yīng)光纖，或者在噴嘴主體內(nèi)部附加或替代地固定雙金屬護套K型雙探頭熱電偶，以獲得該點溫度并基于該溫度控制冷卻劑注入流量。