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1、(10)授权公告号 CN 203891862 U(45)授权公告日 2014.10.22CN203891862U(21)申请号 201420300182.X(22)申请日 2014.06.06E21B 43/295(2006.01)(73)专利权人新奥气化采煤有限公司地址 065001 河北省廊坊市经济技术开发区华祥路新奥科技园南区B座522室(72)发明人刘洪涛(74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理有限公司 11274代理人李桦(54) 实用新型名称一种煤炭地下气化用喷嘴(57) 摘要本实用新型公开了一种煤炭地下气化用喷嘴，涉及煤炭地下气化领域，为有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着。
2、在喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏的问题而发明。所述喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内开设有主出气孔，所述喷嘴本体的侧壁上还开设有侧向出气孔，所述侧向出气孔与所述主出气孔连通。本实用新型煤炭地下气化用喷嘴用于煤炭地下气化。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书6页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书6页 附图4页(10)授权公告号 CN 203891862 UCN 203891862 U1/1页21.一种煤炭地下气化用喷嘴，所述喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内开设有主出气孔，其特征在于，所述喷嘴本体的侧壁上还开设有侧向出气孔，所述侧向出气孔。
3、与所述主出气孔连通。2.根据权利要求1所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，所述侧向出气孔为多组，每组侧向出气孔由多个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成。3.根据权利要求2所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，每两组所述侧向出气孔沿所述喷嘴本体的轴向和径向均错开布置。4.根据权利要求3所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，相邻两组所述侧向出气孔沿所述喷嘴本体的径向错开60或180设置。5.根据权利要求24中任一项所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，每组所述侧向出气孔由两个或三个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成，且相邻两个所述出气孔在同一横截面内的投影之间的夹角为120。6.根据权利要求24中任一项。
4、所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，每组所述侧向出气孔由三个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成，且每两个相邻的所述出气孔在同一横截面内的投影之间的夹角均不相等。7.根据权利要求14中任一项所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，所述侧向出气孔与所述主出气孔内的主气流方向的夹角为锐角。8.根据权利要求7所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，所述侧向出气孔与所述主出气孔内的主气流方向的夹角为45、60或65。9.根据权利要求14中任一项所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，所述主出气孔内设有热电偶或辅助管。10.根据权利要求14中任一项所述的煤炭地下气化用喷嘴，其特征在于，所述主出气孔的出口端的直径沿。
5、主气流方向逐渐扩大。权 利 要 求 书CN 203891862 U1/6页3一种煤炭地下气化用喷嘴技术领域0001 本实用新型涉及煤炭地下气化技术领域，尤其涉及一种煤炭地下气化用喷嘴。背景技术0002 煤炭地下气化技术是一种新兴的煤化工技术，先后经历了几次发展热潮，其中代表性的技术有前苏联的单元气化技术和美国的受控注入点后退技术，近些年国际上进行的地下气化技术的开发大多源自这两种技术思想的延伸。而美国开发的受控注入点后退技术由于具有良好的可控性，并有效的减少了钻孔数量，降低了成本，因此受到了广泛的关注。0003 现有技术中，美国在落基山进行的RM-1试验中使用了受控注气管拖动技术，在注气管前段。
6、设置了气化剂水平喷射点，用于向气化炉内注入气化剂。PCT专利提出一种煤炭地下气化的点火装置，包括：点火系统、定位系统、传感器和控制器、各系统的相互位置及装置的使用方法。0004 但是现有技术中采用的喷嘴都是水平方向喷射的喷嘴，在具体使用过程中，下放注气管前端喷头由于主要的注气方向向通道内发展，即水平进气，随着气化过程的进行，气化的煤层剩余的灰会逐渐覆盖喷嘴，然后在高温作用下形成熔融灰渣，进而导致喷嘴被熔融灰渣包裹后烧坏，造成气化过程不连续。实用新型内容0005 本实用新型的实施例提供一种煤炭地下气化用喷嘴，可有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏。为达到上述目的。
7、，本实用新型的实施例采用如下技术方案：0006 一种煤炭地下气化用喷嘴，所述喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内开设有主出气孔，所述喷嘴本体的侧壁上还开设有侧向出气孔，所述侧向出气孔与所述主出气孔连通。0007 进一步地，所述侧向出气孔为多组，每组侧向出气孔由多个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成。0008 进一步地，每两组所述侧向出气孔沿所述喷嘴本体的轴向和径向均错开布置。0009 进一步地，相邻两组所述侧向出气孔沿所述喷嘴本体的径向错开60或180设置。0010 进一步地，每组所述侧向出气孔由两个或三个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成，且相邻两个所述出气孔在同一横截面内的投影之间的夹角为120。00。
8、11 进一步地，每组所述侧向出气孔由三个沿同一圆周分布的侧向出气孔组成，且每两个相邻的所述出气孔在同一横截面内的投影之间的夹角均不相等。0012 进一步地，所述侧向出气孔与所述主出气孔内的主气流方向的夹角为锐角。0013 进一步地，所述侧向出气孔与所述主出气孔内的主气流方向的夹角为45、60或65。0014 进一步地，所述主出气孔内设有热电偶或辅助管。说 明 书CN 203891862 U2/6页40015 进一步地，所述主出气孔的出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大。0016 本实用新型实施例提供的煤炭地下气化用喷嘴，包括喷嘴本体，喷嘴本体内开设有主出气孔，喷嘴本体的侧壁上还开设有侧向出气孔，侧。
9、向出气孔与主出气孔连通。煤炭在地下气化过程中，气化剂从喷嘴本体内的主出气孔喷出将煤层气化，同时气化剂也从喷嘴本体内的侧向出气孔喷出，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏。附图说明0017 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。0018 图1为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案一的结构示意图；0019 图2为图1中的A-A处的剖视图。
10、；0020 图3为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案二的结构示意图；0021 图4为图3中的A-A处的剖视图；0022 图5为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案三的结构示意图；0023 图6为图5中的A-A处的剖视图；0024 图7为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案四的结构示意图；0025 图8为图7中的A-A处的剖视图；0026 图9为图7中的B-B处的剖视图；0027 图10为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案五的结构示意图；0028 图11为图10中的A-A处的剖视图；0029 图12为图10中的B-B处的剖视图；0030 图13为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴方案。
11、六的结构示意图；0031 图14为图13中的A-A处的剖视图；0032 图15为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴与气化剂输送管等径相连的装配图；0033 图16为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴与气化剂输送管不等径相连的装配图。具体实施方式0034 下面结合附图对本实用新型实施例一种煤炭地下气化用喷嘴进行详细描述。0035 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元。
12、件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。0036 图1为本实用新型实施例煤炭地下气化用喷嘴的一个具体实施例，本实施例中包说 明 书CN 203891862 U3/6页5括喷嘴本体1，喷嘴本体1内开设有主出气孔11，喷嘴本体1的侧壁上还开设有侧向出气孔12，侧向出气孔12与主出气孔11连通。0037 本实用新型实施例提供的煤炭地下气化用喷嘴，由于在喷嘴本体1内开设有主出气孔11，煤炭在地下气化过程中，气化剂从喷嘴本体1内的主出气孔11喷出将煤层气化，同时又由于在喷嘴本体1的侧壁上还开设有侧向出气孔12，侧向出气孔12与主出气孔11连通，气化剂可以从喷嘴本体。
13、1内的主出气孔11进入喷嘴本体1侧壁上的侧向出气孔12后喷出，可以有效阻止煤层在气化过程中燃烧后的灰附着在喷嘴侧面导致喷嘴腐蚀和高温损坏。0038 为确保煤层在气化过程中所产生的剩余灰不覆盖喷嘴，可以将侧向出气孔12为多组，并且每组侧向出气孔12中设置多个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，可以使得从侧向出气孔12喷出的气化剂流量增多，同时均匀分布，以彻底避免煤层气化过程中所产生的剩余灰接触喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。0039 为使得煤层气化过程中所产生的剩余灰不接触喷嘴外壁，同时考虑将喷嘴侧前方的煤层也采出，可以将每两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置，可以使气化剂从喷嘴。
14、侧壁的侧向出气孔12喷出后，形成沿喷嘴本体1的轴向和径向均匀分布的气流场。进而确保了喷嘴侧前方煤层的顺利采出。0040 如图1所示，为使得气化剂从主出气孔11进入喷嘴侧壁上的侧向出气孔12更加顺畅，需要考虑将侧向出气孔12与主出气孔11内的主气流方向的夹角设计为锐角。可以减小气化剂从主出气孔11进入喷嘴侧壁上的侧向出气孔12的阻力，使得从侧向出气孔12喷出的气化剂的速度不受影响，进而确保了从侧向出气孔12喷出的气化剂可以将喷嘴侧前方煤层顺利采出。0041 为确保煤炭地下气化的正常进行，需要确保喷嘴正常工作，由于喷嘴在长时间使用过程中不断喷出气化剂，气化剂将煤层气化的过程中，气化煤层剩余的灰极有。
15、可能覆盖喷嘴，然后在高温下形成熔融灰渣，进而导致喷嘴被熔融灰渣包裹后损坏，而在熔融灰渣包裹喷嘴过程中喷嘴的温度会随之升高，因此可以在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施，以防止烧坏喷嘴，影响地下气化过程的连续和稳定，同时还可以在主出气孔11内设置与主出气孔11连通的辅助管，通过辅助管可以向主出气孔11内添加其它助燃剂、催化剂，以辅助煤层在气化过程中燃烧，另外，辅助管也可以方便在喷嘴附近取样。0042 为确保气化剂在从喷嘴的主出气孔11喷出后，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前。
16、的煤发生反应，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式，形成扩孔结构13，根据理想流体连续性方程，这种扩孔结构13可以使得气化剂以较小的流速从出口流出，进而在喷嘴附近形成很好的正向气化条件。以使得煤层可以更高效的采出。0043 具体的，在上述几项实施例的基础上，可以将喷嘴的结构设计成以下几种具体的结构方案：0044 方案一：如图1所示，侧向出气孔12为两组，并且每组侧向出气孔12中设置三个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置，这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流方向的夹角为45的侧向出气说 明 书CN 2038918。
17、62 U4/6页6孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层采出。如图2所示，相邻两个侧向出气孔12在同一横截面内的投影之间的夹角设计为120可以使得从侧向出气孔12喷出的气化剂分布更均匀，更有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地下气化过程的连续和稳定，可在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施。为了使气化剂以较小流速。
18、从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式，进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0045 方案二：如图3所示，侧向出气孔12为两组，并且每组侧向出气孔12中设置三个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置。这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流方向的夹角为60的侧向出气孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层采出。如图4所示，相邻两个侧向出气。
19、孔12在同一横截面内的投影之间的夹角为设计为+360，但、各不相等，可以有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地下气化过程的连续和稳定，可在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施。为了使气化剂以较小流速从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式，进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0046。
20、 方案三：如图5所示，侧向出气孔12为两组，并且每组侧向出气孔12中设置三个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置，这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流方向的夹角为65的侧向出气孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层采出。如图6所示，相邻两个侧向出气孔12在同一横截面内的投影之间的夹角为设计为+360，但、各不相等，可以有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地下气化过程的连续和稳定，可。
21、在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施。为了使气化剂以较小流速从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式，进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0047 方案四：如图7所示，侧向出气孔12为两组，并且每组侧向出气孔12中设置两个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置，这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流。
22、方向的夹角为60的侧向出气说 明 书CN 203891862 U5/6页7孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层采出。如图8和图9所示，相邻两个侧向出气孔12在同一横截面内的投影之间的夹角为设计为120，但、错开180，可以有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地下气化过程的连续和稳定，可在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而。
23、采取应急措施。为了使气化剂以较小流速从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式，进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0048 方案五：如图10，侧向出气孔12为两组，并且每组侧向出气孔12中设置三个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，两组侧向出气孔12沿喷嘴本体1的轴向和径向均错开布置，这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流方向的夹角为60的侧向出气孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层。
24、采出。如图11和图12，相邻两个侧向出气孔12在同一横截面内的投影之间的夹角为设计为+360， + +360，但、与相对应的、沿喷嘴本体1的径向分别错开60，可以有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地下气化过程的连续和稳定，可在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施。为了使气化剂以较小流速从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐。
25、扩大的形式。进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0049 方案六：如图13，侧向出气孔12为一组，并且侧向出气孔12中设置三个沿同一圆周分布的侧向出气孔12，这种喷嘴结构中气化剂从与主出气孔11内主气流方向的夹角为60的侧向出气孔12喷出，可以阻止燃烧后的灰附着在喷嘴侧面，防止灰附着在喷嘴外壁上导致喷嘴腐蚀和高温损坏，同时喷出的气化剂又可以将侧前方的煤层采出。如图14所示，相邻两个侧向出气孔12在同一横截面内的投影之间的夹角为设计为+360，120。可以有效的避免煤层气化过程中所产生的剩余灰包裹喷嘴外壁，对喷嘴起到更好的保护作用。为了避免喷嘴被烧坏，进而影响地。
26、下气化过程的连续和稳定，可在主出气孔11内设计热电偶2，并将热电偶2与热电偶导线21相连，再将热电偶导线21接至监控系统，用以监测喷嘴的温度，进而判断喷嘴是否被熔融灰渣包裹，进而采取应急措施。为了使气化剂以较小流速从出口流出，使气化剂在喷嘴附近就与喷嘴前的煤发生反应，生成煤气，可以将主出气孔11设计成出口端的直径沿主气流方向逐渐扩大的形式。进而可以在喷嘴附近形成很好的正向气化条件，以使得煤层可以更高效的采出。0050 上述实施例的喷嘴结构的几项具体结构方案中，在方案一和方案二中，如图15所示，可以将喷嘴与气化剂输送管3以焊接的形式通过焊缝4等径相连，在方案三、方案四、方案五、方案六中，如图16。
27、所示，可以将喷嘴与气化剂输送管3以焊接的形式通过焊缝4不等说 明 书CN 203891862 U6/6页8径相连，可以确保煤层开采过程中，向煤矿井道内下放油管的时候不容易被卡住，以方便煤层开采人员操作。0051 在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。0052 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。说 明 书CN 203891862 U1/4页9图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 203891862 U2/4页10图5图6图7图8说 明 书 附 图CN 203891862 U10。