申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2021-12-30

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN114278918B

主分类号：F22B31/00

分类号：F22B31/00;F22B37/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.04.22#实质审查的生效;2022.04.05#公开

摘要：本发明公开了一种沉浸式防爆高温混合气发生装置，适用于瓦斯及页岩气抽采的注热使用。包括燃烧系统和降温系统；将燃烧室及烟气换热管道设置在充满水的罐体中，气态还原剂和氧化剂在燃烧室内进行受控燃烧，燃烧产生的热量通过燃烧室壁、换热板和回程管传递给水，从而降低烟气的温度，提高水的温度。当水的温度到达沸点时，不断蒸发成水蒸气，并与燃烧产生的高温尾气混合，形成混合气，该混合气的温度可以根据进入燃烧室的氧化剂和还原剂的量进行控制。本装置燃烧的过程中火焰完全沉浸在水中，外加防爆罐体，能生产高温混合气的同时，有效防止火焰和火星泄漏，能够有效提供高温以CO2、水蒸气为主的混合气，可以用来解决煤层透气性差，瓦斯抽采困难的问题，安全可靠效率高。

主权项：1.一种沉浸式防爆高温混合气发生装置，其特征在于：包括燃烧系统和降温系统；所述燃烧系统设置在降温系统内部，所述的降温系统包括外部设有保温层（1）的罐体（2），罐体（2）内充满冷却水，罐体（2）顶部一端通过进水管（8）连接有注水泵（11），进水管（8）与罐体（2）之间设有单向阀（7），进水管（8）上设有阀门（9），罐体（2）顶部的另一端通过阀门连接有蒸汽管（4），所述燃烧系统包括燃烧器（18），燃烧器（18）和燃烧室（21），燃烧器（18）的喷头设置在燃烧室（21）的首端，燃烧室（21）从中段开始上下间隔交替设有多个换热板（22），从而使燃烧器（18）产生的烟气流向（29）在经过多个换热板（22）的燃烧室（21）区域进行蛇形前进，燃烧室（21）的尾端通过多根一次回程管（24）连接有烟箱a（10），烟箱a（10）通过多根二次回程管（25）连接有烟箱b（26），烟箱b（26）连接有排烟管（28），排烟管（28）和蒸汽管（4）的端部分别通过单向阀分别与三通结构的混合器（5）连接，实现排烟管（28）排除的尾气和蒸汽管（4）排除的蒸汽混合，所述排烟管（28）上设有火花熄灭器（27），实现排出烟气中无火星，并且烟气不能回流；通过将燃烧室（21）及用以烟气换热的多根一次回程管（24）、多根二次回程管（25）设置在充满水的罐体（2）中，利用气态还原剂和氧化剂在燃烧室内进行受控燃烧，燃烧产生的热量通过燃烧室壁、换热板和回程管传递给水，从而降低烟气的温度，提高水的温度，当水的温度到达沸点时，不断蒸发成水蒸气，并与燃烧产生的高温尾气在混合器（5）中混合，形成用以煤层岩层致裂增产瓦斯页岩气的混合气，该混合气的温度可以根据进入燃烧室（21）的氧化剂和还原剂的量进行控制，随着罐体（2）中水被加热形成水蒸气通过混合器（5）被排出后，进水管（8）上的注水泵（11）会根据液位计（3）自动对罐体（2）内的水进行补充；所述燃烧器（18）头部设置在燃烧室（21）内，尾部延伸出罐体（2）分别连接有空气管道（16）、还原剂管道（17）和控制箱（12），其中空气管道（16）和还原剂管道（17）上同样顺序设有单向阀、空燃比调节器（15）和回火防止器（14），实现气体向燃烧室中单向进入防止倒流，回火防止器（14）阻止火星或火焰向气源方向蔓延，避免气源压力不足时火焰倒流，空燃比调节器（15）实时监测还原剂管道（17）中还原剂的浓度和流速，并根据管道截面积，计算出纯流量，从而自动控制空气管道（16）中空气的进入量，使氧气和还原剂达到最佳燃烧比；燃烧器（18）上设有点火器（13），实现燃烧器（18）中的点火，在燃烧室（21）靠近燃烧器（18）喷嘴的燃烧室（21）下端以及烟箱a（10）内的下端分别设有热电阻（20），分别监测燃烧室（21）和烟箱（10）a的温度；所述燃烧室（21）、多支一次回程管（24）、烟箱a（10）、二次回程管（25）和烟箱b（26）之间顺序连接并设置成S形结构，其中燃烧室（21）首尾之间为长条结构，烟箱a（10）设置在燃烧室（21）头部上方，烟箱b（26）设置在烧室（21）尾部上方，燃烧室（21）尾部设有与烟箱a（10）平行的凸起结构，多支一次回程管（24）两端分别与凸起结构、烟箱a（10）的下半部分相互连接，烟箱b（26）设置在烧室（21）尾部凸起结构上方，二次回程管（25）两端分别与烟箱a（10）的上半部分、烟箱b（26）相互连接；使用前，通过注入空气检查各连接处的密封性，确保管路连接不漏气；关闭排水管（23），启动注水泵（11），向混合气发生装置的降温系统中注入清水并淹没整个燃烧装置，关注液位计（3），保持水平面与降温系统留有5-20cm空余，然后停止注水泵（11）；打开空气管道（16）和还原剂管道（17）向燃烧器（18）中注入混合气体注，利用控制箱（12）控制点火器（13）持续打火，利用空燃比调节器（15）调节输出的还原剂与空气管道（16）输出的空气比并通过燃烧喷嘴向燃烧腔内输送，从而产生燃烧，利用控制箱（12）检测燃烧室和烟箱内的温度，温度持续上升至100℃以上，表明点火成功；利用液位计（3）控制注水泵（11）进行补水，保持最低降温系统内的水位能淹没烟箱最高处；燃烧室内的燃烧尾气在加热降温系统内的水形成蒸汽的同时，将温度降低至450°以内以避免引燃煤层，之后通过排烟管与蒸汽输送管在混合器（5）内混合形成混合气，之后利用混合气进行相应的瓦斯抽采施工。

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百度查询： 中国矿业大学 一种沉浸式防爆高温混合气发生装置

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