CN113279807A - 一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法，系统包括地下气化炉的气化通道，气化通道两端分别是气化剂注入井和煤气出气井，气化剂注入管从气化剂注入井口伸进至气化通道燃烧段，在煤气出气井口设置有煤气净化装置，在煤气净化装置的出口连接设置有二氧化碳气体分离器，与二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出连接设置压缩机，一个变频控制器连接压缩机的压缩电机，所述气化剂注入控制器连接变频控制器，调节变频控制器可以改变压缩机二氧化碳气体的输出压力和输出流量，压缩机的输出从气化剂注入井口接入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成的间隙。本发明不会产生可燃气体积聚，增加了气化过程的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭资源回收利用技术领域，特别涉及一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法。
背景技术
煤炭地下气化是将地下煤炭在原位进行有控制的燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸气发生的一系列化学反应，产生氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体的化学采煤技术；集建井、采煤、转化工艺于一体，只提取煤中的含能组分，具有安全性好、效率高、污染少等优点；可回收老矿井遗弃煤炭资源，可开采井工难以开采的深部煤层、低品位煤层和“三下”压煤。煤气可作为燃料使用，也可以合成天然气、油、氨、甲醇、二甲醚等化工产品或提取纯氢，具有显著的经济效益和社会效益。
煤炭地下气化料层不能移动，而是要依靠气化工作面的移动而保持气化过程的连续，在长壁式气化工艺中气化工作面的移动是依靠气流流动自然推进，可控性差。利用注气点的后退移动注气可人为控制气化工作面的移动，从而实现对气化工作面的有效控制。
现有技术专利号：ZL201510376248.2 公开了“一种地下燃料气化方法，公开了分离控制注气点后退-水雾化地下气化技术（Discrete control technology of recedinginjection point and water atomization for UCG，DCRA），是由分离控制注气点后退-水雾化地下气化系统组，分离控制注气点后退-水雾化地下气化系统由双套管分离控制-水雾化装置、双套管后退反馈控制装置、地下气化炉、煤气冷凝水（现场实施时可用煤气冷凝水和净化废水）收集注入装置及组成；将富氧或纯氧和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷头将水在径向和轴向在上雾化，径向水雾喷向井壁或煤壁，防止煤层回火燃烧，轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区。以出口煤气组分和喷头温度为指标，采用变频和液压反馈控制系统，调整气水比和双套管后退时间和速度，实现连续后退和循环气化，从而实现地下气化过程的连续和稳定；经过多次循环后，当喷头移动到定向孔的入煤点时，停止注气，注入水，利用气化炉的余热分解水汽，在降低炉温的同时回收水煤气，进一步提高气化过程热效率。
该方案实现了后退注气，提高了气化过程的稳定性，但存在的缺点是：（1）在连续油管注气管和煤壁之间存在环形空间，煤层会向环形空间释放煤层气（CH4），并且当气化炉压力较高时，煤气在环形空间内倒流流到注入井井口，容易产生爆炸；（2）燃烧喷头外侧没有保护气，燃烧喷头易烧坏；（3）出口煤气中的二氧化碳气体不能利用，导致二氧化碳气体排放，污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法。将从地下气化出气井产出的二氧化碳气体（CO2）通过二氧化碳气体分解装置分解出来出来，然后再从气化气注入井回注到气化通道中，增加了气化过程的安全性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统，包括地下气化炉的气化通道，气化通道两端分别是气化剂注入井和煤气出气井，气化剂注入管从气化剂注入井口伸进至气化通道燃烧段，一个气化剂注入控制器控制气化剂注入量，在煤气出气井口设置有煤气净化装置，其中：气化剂注入管侧壁外间隔设置有支架，支架将气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成了间隙，在煤气净化装置的出口连接设置有二氧化碳气体分离器，与二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出连接设置压缩机，一个变频控制器连接压缩机的压缩电机，所述气化剂注入控制器连接变频控制器，调节变频控制器可以改变压缩机二氧化碳气体的输出压力和输出流量，压缩机的输出从气化剂注入井口接入所述间隙，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间设置有流量计和流量压力传感器。
方案进一步是：在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口。
方案进一步是：所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计。
方案进一步是：所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。
方案进一步是：所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。
方案进一步是：在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源。
一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火控制方法，包括所述二氧化碳回注防回火系统，所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计，气化炉点火后由双层连续注气管注入氧气和水，进行煤层气化，其中，当气化炉进入正常生产阶段，将分离出的二氧化碳气体注入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间的间隙，二氧化碳气体注入流量由公式1确定，并逐渐提高二氧化碳气体的注入压力直至等于气化剂注入压力；
Qco2=Qin（C1/C02-1） 公式1
其中：
Qco2为二氧化碳气体注入量，单位是m3/h；
Qin为气化剂流量，单位是m3/h；
C1为气化剂氧浓度，单位是%；
C02为气化反应氧浓度，单位是%，从煤气出气井测量获取。
方案进一步是：在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源，所述方法进一步包括：当二氧化碳气体注入流量不能满足公式1时，开启备用管的控制阀门向压缩机补充二氧化碳气体。
方案进一步是：所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。
方案进一步是：所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。
本发明的有益效果是：
1、二氧化碳气体在连续油管和注入井之间的环形空间内流动，一方面将环形空间内煤层所产生的可燃气体（CH4、H2、CO等）带走，不会产生可燃气体积
聚，另一方面能够防止产生的煤气回流，增加了气化过程的安全性；
2、注气井中煤壁和注气管之间是流动的二氧化碳气体，一方面能有效的防止煤层自燃和煤层回火逆向燃烧，另一方面对注气管和燃烧喷头起到冷却保护作用，特别是能降低喷头温度，对喷头起到保护作用。
3、二氧化碳气体到达气化工作面时，与高温的C还原成CO（CO2+C=2CO-Q），
增加了煤气中的有效成分，并实现了二氧化碳气体减排。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明气化剂注入管与支架在气化通道中的断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“连接”、“置于”应做广义理解，例如“连接”可以是导线连接，也可以是机械连接；“置于”可以是固定连接放置，也可以是一体成形放置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。应当注意，将描述各个方面，其中每个方面可以单独使用或组合使用。也就是说，任何给定的方面都可以用于不同实施例，除非明确表示为纯粹的替代。此外，在下文中为了简单起见，通常总是提及一个项目。然而，除非明确提及，本实施例还可以包括许多特定项目。因此，词语“一”和“一个”的使用应被视为意味着在单个实施例中使用了至少一个项目。
在方法中，方法的各个步骤可以以任何期望的顺序排列和/或组合，除非上下文另有明确说明。此外，除非另有明确说明，否则这些方法可以相互结合。
一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统，包括地下气化炉的气化通道1，气化通道两端分别是气化剂注入井2和煤气出气井3，气化剂注入井2和煤气出气井3都为竖井，气化通道1横卧在煤层4中，气化剂注入井2和煤气出气井3穿过覆盖层5和岩石层6分别连接在气化通道两端，气化剂注入管7从气化剂注入井口伸进至气化通道燃烧段，也称为气化反应区8，气化剂注入管7，随着气化反应区8燃烧完成会向后移动形成新的气化反应区，所述气化剂注入管是由内管701和外管702组成的双层管，内管与制氧站9连接，外管与水源10连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计11和12；一个气化剂注入控制器控制气化剂（氧气和水）注入量，在煤气出气井口设置有煤气净化装置13用于过滤煤气中的杂质，其中：气化剂注入管侧壁外间隔设置有支架14，支架将气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成了间隙，间隙通常是50mm至200mm。在煤气净化装置的出口连接设置有二氧化碳气体分离器15，分离出二氧化碳气体的煤气输出至煤气分配站16，与二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出连接设置压缩机17；并且，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机17之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门18连接二氧化碳气体备用源19，一个变频控制器连接压缩机的压缩电机，所述气化剂注入控制器连接变频控制器，调节变频控制器可以改变压缩机二氧化碳气体的输出压力和输出流量，压缩机的输出从气化剂注入井口接入所述间隙，在压缩机二氧化碳气体的输出与气化剂注入井口之间设置有流量计和流量压力传感器20。
为了防止气体回流：在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀21，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口。
在二氧化碳气体回注的过程中从煤气净化装置13提供的二氧化碳气体是足够的，多余的会输向储罐，图中未示出，并且从后面介绍的回注方法中可以了解到二氧化碳气体回注量是与气化剂的注入量关联的，气化剂的注入量也是会在分析出口煤气的过程中在煤气输出稳定后会减少的，但是，为了防备回注不够，在系统中加入了备用二氧化碳气体备用源19。
由于气化剂注入管7在送入以及稳定生产的过程中在气化通道1中是要移动的，为了保持移动的顺畅：如图1和图2所示，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚1401，支撑脚为圆环支脚这一点从图1中已经示出，图2示出了圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。
下面介绍基于上述二氧化碳回注防回火系统的一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火控制方法，包括所述二氧化碳回注防回火系统，其中：所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计，气化炉点火后由双层连续注气管注入氧气和水，进行煤层气化；其方法是：当气化炉进入正常生产阶段，将分离出的二氧化碳气体注入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间的间隙，二氧化碳气体注入流量由公式1确定，并逐渐提高二氧化碳气体的注入压力直至等于气化剂注入压力；
Qco2=Qin（C1/C02-1） 公式1
其中：
Qco2为二氧化碳气体CO2注入量，单位是m3/h；
Qin为气化剂流量，单位是m3/h；
C1为气化剂氧浓度，单位是%；
C02为气化反应氧浓度，单位是%，从煤气出气井测量获取。
气化炉点火后由气化剂注入管7即双层连续注气管注入氧气和水，进行煤层气化，为提高煤层气化率，逐渐提高气化剂注入压力，气化注入压力按公式2计算。
P=PL+P0-0.1 公式2
式中：
p为气化剂注入压力，单位MPa；
PL为连续油管流动阻力，单位MPa；
P0为气化煤层静水压力，即：就是用钻孔揭露煤层含水层以后，含水层的水柱高度。
在二氧化碳气体管路上设置流量、压力、温度测点。压缩机采用了变频控制，其流量和富氧流量、二氧化碳气体分离系统的二氧化碳气体产量进行连锁，使二氧化碳气体的注入量满足所述公式1的要求，注入压力满足公式式2的要求。
当气化剂流量达到设计流量Qin，气化压力达到设计压力P，气化炉进入正常生产阶段，产生的煤气经净化装置净化，再进入二氧化碳气体分离装置，分离出的二氧化碳气体经压缩机注入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成的间隙，二氧化碳气体注入流量按公式式1计算，逐渐提高二氧化碳气体的注入压力，使注入压力等于气化剂注入压力P。
二氧化碳气体在气化剂注入管，即连续油管和注入井之间的环形间隙内流动，一方面将环形空间间隙内煤层所产生的的可燃气体（CH4、H2、CO等）带走，不会产生可燃气体积聚，另一方面能够防止产生的煤气回流，增加了气化过程的安全性；同时二氧化碳气体到达气化工作面时，与高温的C还原成CO（CO2+C=2CO-Q），增加了煤气中的有效成分，并实现了二氧化碳气体减排；由于C还原成CO是吸热反应，能降低喷头温度，对喷头起到保护作用。
与前述系统相同：在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源，因此，所述方法进一步包括：当二氧化碳气体注入流量不能满足公式1时，开启备用管的控制阀门向压缩机补充二氧化碳气体。以及，所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。以及，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。
上述实施例系统和方法所产生的效果是：
1、二氧化碳气体在连续油管和注入井之间的环形空间内流动，一方面将环形空间内煤层所产生的的可燃气体（CH4、H2、CO等）带走，不会产生可燃气体积聚，另一方面能够防止产生的煤气回流，增加了气化过程的安全性；
2、注气井中煤壁和注气管之间是流动的二氧化碳气体CO2，一方面能有效的防止煤层自燃和煤层回火逆向燃烧，另一方面对注气管和燃烧喷头起到冷却保护作用，特别是能降低喷头温度，对喷头起到保护作用。
3、二氧化碳气体到达气化工作面时，与高温的C还原成CO（CO2+C=2CO-Q），增加了煤气中的有效成分，并实现了二氧化碳气体减排。
Claims (10)
1.一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统，包括地下气化炉的气化通道，气化通道两端分别是气化剂注入井和煤气出气井，气化剂注入管从气化剂注入井口伸进至气化通道燃烧段，一个气化剂注入控制器控制气化剂注入量，在煤气出气井口设置有煤气净化装置，其特征在于，气化剂注入管侧壁外间隔设置有支架，支架将气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成了间隙，在煤气净化装置的出口连接设置有二氧化碳气体分离器，与二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出连接设置压缩机，一个变频控制器连接压缩机的压缩电机，所述气化剂注入控制器连接变频控制器，调节变频控制器可以改变压缩机二氧化碳气体的输出压力和输出流量，压缩机的输出从气化剂注入井口接入所述间隙，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间设置有流量计和流量压力传感器。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源。
7.一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火控制方法，包括权利要求1所述二氧化碳回注防回火系统，所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计，气化炉点火后由双层连续注气管注入氧气和水，进行煤层气化，其特征在于，当气化炉进入正常生产阶段，将分离出的二氧化碳气体注入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间的间隙，二氧化碳气体注入流量由公式1确定，并逐渐提高二氧化碳气体的注入压力直至等于气化剂注入压力；
Qco2=Qin（C1/C02-1） 公式1
其中：
Qco2为二氧化碳气体注入量，单位是m3/h；
Qin为气化剂流量，单位是m3/h；
C1为气化剂氧浓度，单位是%；
C02为气化反应氧浓度，单位是%，从煤气出气井测量获取。
8.根据权利要求7所述控制方法，其特征在于，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源，所述方法进一步包括：当二氧化碳气体注入流量不能满足公式1时，开启备用管的控制阀门向压缩机补充二氧化碳气体。
9.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。
10.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115467648A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 西安石油大学 | 一种微波能煤炭地下无氧气化方法 |
| CN115539009A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-30 | 安徽理工大学 | 一种用于测量煤炭地下气化效率的试验系统及方法 |
| CN116904229A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-20 | 中国矿业大学(北京) | 煤层等离子点火系统和方法 |
| CN117307123A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-29 | 中国矿业大学(北京) | 一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法 |
| CN115539009B (zh) * | 2022-10-17 | 2024-05-31 | 安徽理工大学 | 一种用于测量煤炭地下气化效率的试验系统及方法 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115467648A (zh) * | 2022-08-31 | 2022-12-13 | 西安石油大学 | 一种微波能煤炭地下无氧气化方法 |
| CN115467648B (zh) * | 2022-08-31 | 2024-04-05 | 西安石油大学 | 一种微波能煤炭地下无氧气化方法 |
| CN115539009A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-30 | 安徽理工大学 | 一种用于测量煤炭地下气化效率的试验系统及方法 |
| CN115539009B (zh) * | 2022-10-17 | 2024-05-31 | 安徽理工大学 | 一种用于测量煤炭地下气化效率的试验系统及方法 |
| CN116904229A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-20 | 中国矿业大学(北京) | 煤层等离子点火系统和方法 |
| CN117307123A (zh) * | 2023-11-07 | 2023-12-29 | 中国矿业大学(北京) | 一种新型地下煤炭气化通道及清除灰质的方法 |
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