噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源開(kāi)采領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種煤炭地下氣化技術(shù)中使用的噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭地下氣化技術(shù)集建井、采煤及地面氣化三大工藝為一體，其直接將處于地下的煤進(jìn)行有控制的燃燒，從而獲得可燃?xì)怏w。煤炭地下氣化技術(shù)將傳統(tǒng)采煤轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開(kāi)采、運(yùn)輸、洗選、氣化等工藝過(guò)程及設(shè)備，具有安全性好、投資少、效益尚、污染少等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]煤炭地下氣化在地下氣化爐中進(jìn)行。且在煤炭地下氣化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，作為地下氣化爐氧氣、空氣等氣化劑注入設(shè)備的噴嘴，具有廣泛的使用范圍和重要的作用。比如，煤炭地下氣化過(guò)程中的富氧氣化工藝中，就需使用噴嘴輸配氧氣等氣化劑至目標(biāo)煤層氣化工作面處，以增強(qiáng)地下氣化反應(yīng)強(qiáng)度，提高煤層燃燒效果和改善煤氣品質(zhì)。
[0004]然而，由于噴嘴的位置離煤層燃燒區(qū)較近，容易受高溫影響。雖有溫度測(cè)量裝置但缺乏對(duì)噴嘴的有效保護(hù)，極易造成噴嘴被燒毀，從而給地下氣化爐的穩(wěn)定和連續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)影響。并且，地下氣化爐的煤燃燒過(guò)程中會(huì)存在著一定程度的缺水現(xiàn)象，而從鉆井井口注入的水無(wú)法有效到達(dá)燃燒煤層的氣化反應(yīng)工作面，導(dǎo)致煤氣品質(zhì)會(huì)受到一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種噴嘴，可避免燃燒高溫導(dǎo)致噴嘴損壞。
[0006]為達(dá)上述優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明提供一種噴嘴，其包括噴嘴主體，所述噴嘴主體內(nèi)設(shè)置有輸水管，所述輸水管的后端設(shè)有一噴頭。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭的長(zhǎng)度沿線和/或后端部開(kāi)設(shè)有若干噴水孔。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭的長(zhǎng)度沿線沿周緣凸設(shè)若干噴水支管。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭的末端設(shè)有一蓮蓬頭。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴頭的末端連接一柔性水管，所述柔性水管開(kāi)設(shè)若干出水孔。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述柔性水管材質(zhì)為橡膠，所述出水孔在不進(jìn)水時(shí)保持閉合狀態(tài)，當(dāng)所述輸水管注水時(shí)根據(jù)注水壓力自動(dòng)打開(kāi)并調(diào)節(jié)所述出水孔進(jìn)行噴水。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴嘴主體內(nèi)對(duì)應(yīng)所述噴頭處設(shè)置一導(dǎo)流塊，所述噴頭噴出的冷卻水噴射于所述導(dǎo)流塊上。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述輸水管直接焊接于所述噴嘴主體的內(nèi)壁，所述輸水管與所述噴頭之間設(shè)有一彎曲部以使所述噴頭位于所述噴嘴主體內(nèi)的中心位置。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述輸水管與所述噴嘴主體內(nèi)壁之間設(shè)置若干支撐件固定連接在所述輸水管與所述噴嘴主體之間。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述噴嘴主體的外壁與端頭處設(shè)有若干對(duì)地下燃空區(qū)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的測(cè)溫裝置，其中所述噴嘴主體的端頭處設(shè)置一個(gè)，所述噴嘴主體的外壁與所述端頭間隔0.5m處設(shè)置三個(gè)個(gè)，所述噴嘴主體的外壁與所述端頭間隔1.5m處設(shè)置三個(gè)，與所述端頭間隔0.5m及1.5m處的三點(diǎn)布置方式為所述噴嘴主體的上部、所述噴嘴主體的左側(cè)和所述噴嘴主體的右側(cè)。
[0016]在本發(fā)明的噴嘴中，水源和水泵向輸水管中源源不斷的輸送冷卻水，冷卻水經(jīng)噴頭噴出對(duì)噴嘴主體進(jìn)行降溫，避免了噴嘴過(guò)熱甚至被燒毀而給氣化爐的穩(wěn)定和連續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)的影響。
[0017]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1所示為本發(fā)明噴嘴的第一較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0019]圖2所示為本發(fā)明噴嘴的第二較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0020]圖3所示為圖2中沿A-A方向的剖視示意圖。
[0021]圖4所示為本發(fā)明噴嘴的第三較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0022]圖5所示為本發(fā)明噴嘴的第四較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0023]圖6所示為本發(fā)明噴嘴的第五較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0024]圖7所示為圖6中沿B-B方向的剖視示意圖。
[0025]圖8所示為本發(fā)明噴嘴的第六較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
[0026]圖9所示為本發(fā)明噴嘴的第七較佳實(shí)施例的軸向剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。
[0028]第一實(shí)施例
[0029]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明噴嘴的第一實(shí)施例包括噴嘴主體1，所述噴嘴主體I內(nèi)設(shè)置有輸水管4，所述輸水管4的后端設(shè)有噴頭43。
[0030]第二實(shí)施例
[0031]請(qǐng)參閱圖2及圖3，本發(fā)明噴嘴的第二實(shí)施例包括噴嘴主體1、噴嘴內(nèi)腔2以及輸水管4。噴嘴主體I大致呈管狀并圍成噴嘴內(nèi)腔2。噴嘴內(nèi)腔2為氣化劑的輸送通道。輸水管4設(shè)置于噴嘴主體I的內(nèi)側(cè)遠(yuǎn)離煤層燃燒區(qū)的一端。噴嘴在使用過(guò)程中，冷卻水經(jīng)過(guò)輸水管4進(jìn)入噴嘴內(nèi)腔2。
[0032]噴嘴主體I的長(zhǎng)度及外徑尺寸根據(jù)地下氣化爐鉆井內(nèi)徑和工藝需求確定，本實(shí)施例中，噴嘴主體I長(zhǎng)度不小于1000mm，外徑不小于50mm。噴嘴主體I的壁厚一般為3_5mm，其可耐受氣壓一般不低于2.0MPa0噴嘴主體I的后端(朝向煤層燃燒區(qū))向噴嘴主體I的中心軸收縮形成縮口端11，縮口端11的中央形成噴嘴內(nèi)腔2的出口 21，如此可以縮小噴嘴內(nèi)腔2的出口內(nèi)徑進(jìn)而提高氣化劑輸送時(shí)的流速。本實(shí)施例中，出口 21的內(nèi)徑一般不大于25mm0
[0033]噴嘴內(nèi)腔2作為輸氣通道向氣化工作面提供氣化劑，以增強(qiáng)地下氣化反應(yīng)強(qiáng)度，提高煤層燃燒效果和改善煤氣品質(zhì)。根據(jù)工藝需要，氣化劑可以選擇為氧氣。在本實(shí)施例中，噴嘴內(nèi)腔2通過(guò)氣化劑流量不低于1500Nm3/h及可耐受氣體壓力不低于2.0MPa,且為保證氣化劑的流速處于標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，噴嘴內(nèi)腔2的內(nèi)徑一般不小于35_。
[0034]輸水管4大致呈管狀，固定于噴嘴主體I的內(nèi)部并與噴嘴主體I同軸設(shè)置。輸水管4的后端(靠近縮口端11)延伸形成一噴頭43，噴頭43開(kāi)設(shè)有若干噴水孔431，在本實(shí)施例中，噴水孔431設(shè)置于噴頭43的長(zhǎng)度沿線及后端部。在其它實(shí)施例中，噴水孔431亦可僅僅設(shè)置于噴頭43的長(zhǎng)度沿線或后端部。噴水孔431噴出的冷卻水與噴嘴內(nèi)腔2中的氣化劑實(shí)現(xiàn)內(nèi)部混合后由出口 21噴出，達(dá)到氣化反應(yīng)工作面，起到改善煤層燃燒狀況和煤氣品質(zhì)的作用。
[0035]本實(shí)施例中，輸水管4可耐受水壓一般不低于2.0MPa，壁厚一般為2_3mm，內(nèi)徑一般不小于10_。冷卻水采用離心泵輸送至輸水管4，水泵揚(yáng)程一般不低于500米，水泵流量一般不低于5m3/h。
[0036]輸水管4與噴嘴主體I內(nèi)壁之間設(shè)置若干支撐件42固定連接(如采用焊接的方式)在輸水管4與噴嘴主體I之間，以將輸水管4固定于噴嘴主體1，保障輸水管4在輸送冷卻水的過(guò)程中不發(fā)生移動(dòng)。在本實(shí)施例中，每一個(gè)支撐位置處布置三個(gè)呈放射狀的夾角為120度的支撐件42。同一支撐位置處安裝支撐件42的截面面積之和占對(duì)應(yīng)噴嘴內(nèi)腔的內(nèi)徑面積的比例小于或者等于30%。在其它的實(shí)施例中，輸水管4亦可以直接焊接于噴嘴主體I的內(nèi)壁，進(jìn)一步的，可以對(duì)輸水管4進(jìn)行彎曲以使噴頭43位于噴嘴主體I內(nèi)的中心位置。
[0037]噴嘴主體I的外側(cè)設(shè)置有測(cè)溫裝置6，具體的，測(cè)溫裝置6設(shè)置于噴嘴主體I的外壁和/或縮口端11處，用于對(duì)地下燃空區(qū)溫度和噴嘴回火情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)溫裝置6為熱電偶測(cè)溫頭。測(cè)溫裝置6的數(shù)量一般不少于3個(gè)，測(cè)溫裝置6的位置布置以工藝需求為準(zhǔn)，一般地可設(shè)置3個(gè)測(cè)溫裝置6，其中噴嘴的縮口端11處I個(gè)，噴嘴主體I的外壁與的縮口端11間隔0.5m處I個(gè)，噴嘴主體I的外壁與的縮口端11間隔1.5m處I個(gè)，三個(gè)測(cè)溫裝置6布設(shè)在一條直線上，此種布置方式可以滿足工藝需要，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地下燃空區(qū)溫度和噴嘴回火情況的有效監(jiān)測(cè)。在其它的實(shí)施例中，設(shè)置7個(gè)測(cè)溫裝置6，其中噴嘴的縮口端11處I個(gè)，噴嘴主體I的外壁與縮口端11間隔0.5m處3個(gè)，噴嘴主體I的外壁與的縮口端11間隔1.5m處3個(gè)。與縮口端11間隔0.5m及1.5m處的三點(diǎn)布置方式為噴嘴主體I的上部、噴嘴主體I的左側(cè)和噴嘴主體I的右側(cè)，并沿圓周均勻分布。此種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)地下燃空區(qū)溫度和噴嘴回火情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并可根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果推斷噴嘴處溫度場(chǎng)分布情況。
[0038]本實(shí)施例中，熱電偶選擇鎧裝熱電偶，可以選擇單只多點(diǎn)或單只單點(diǎn)，熱電偶可測(cè)溫度范圍一般不低于1300°C。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線(圖未示)通過(guò)噴嘴內(nèi)腔2及噴嘴連接管(圖未示)連接至地面，并通過(guò)與地面熱電偶控制柜連接，實(shí)現(xiàn)所測(cè)溫度的實(shí)時(shí)顯示。
[0039]第三實(shí)施例
[0040]請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明噴嘴的第三實(shí)施例包括噴嘴主體1、噴嘴內(nèi)腔2以及輸水管4。噴嘴內(nèi)腔2為氣化劑的輸送通道。輸水管4大致呈管狀，固定于噴嘴主體I的內(nèi)部。輸水管4的后端延伸形成一噴頭43，噴頭43開(kāi)設(shè)有若干噴水孔431，在本實(shí)施例中，噴水孔431設(shè)置于噴頭43的長(zhǎng)度沿線及后端部。在其它實(shí)施例中，噴水孔431亦可僅僅設(shè)置于噴頭43的長(zhǎng)度沿線或后端部。噴水孔431噴出的冷卻水與噴嘴內(nèi)腔2中的氣化劑實(shí)現(xiàn)內(nèi)部混合后由出口 21噴出，達(dá)到氣化反應(yīng)工作面，起到改善煤層燃燒狀況和煤氣品質(zhì)的作用。在本實(shí)施例中，輸水管4直接焊接于噴嘴主體I的內(nèi)壁，進(jìn)一步的，輸水管4與噴頭43之間設(shè)有一彎曲部44以使噴頭43位于噴嘴內(nèi)腔2的中心位置。
[0041]第四實(shí)施例
[0042]請(qǐng)參閱圖5，本發(fā)明噴嘴的第四實(shí)施例包括噴嘴主體1、噴嘴內(nèi)腔2以及輸水管4。噴嘴內(nèi)腔2為氣化劑的輸送通道。輸水管4大致呈管狀，固定于噴嘴主體I的內(nèi)部并與噴嘴主體I同軸設(shè)置。輸水管4與噴嘴主體I內(nèi)壁之間設(shè)置若干支撐件42固定連接在輸水管4與噴嘴主體I之間。輸水管4的后端延伸形成一噴頭43，噴頭43的后端部開(kāi)設(shè)有若干噴水孔431，噴頭43的長(zhǎng)度沿線沿周緣凸設(shè)若干噴水支管431a。噴水孔431及噴水支管43Ia噴出的冷卻水與噴嘴內(nèi)腔2中的氣化劑實(shí)現(xiàn)內(nèi)部混合后由出口 21噴出，達(dá)到氣化反應(yīng)工作面，起到改善煤層燃燒狀況和煤氣品質(zhì)的作用。噴水支管431a可以設(shè)定不同的方向以定向噴射冷卻水。
[0043]第五實(shí)施例
[0044]請(qǐng)參閱圖