[發(fā)明專利]煤炭地下氣化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310528454.1
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN103556979B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢繼誠;陳峰;龐旭林;潘霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): E21B43/295
• 分類號(hào): E21B43/295
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化方法。

背景技術(shù)

煤炭地下氣化技術(shù)是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原地轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)。在具體的實(shí)施過程中，通常建立多個(gè)通道，并分別作為進(jìn)氣通道和出氣通道，再通過氣化通道連通進(jìn)氣通道和出氣通道，點(diǎn)燃煤層并向進(jìn)氣通道輸送氣化劑，生成的可燃性氣體（粗煤氣）通過出氣通道排至地面。此處在氣化通道中進(jìn)行的燃燒反應(yīng)主要為：

C+H₂O(g)=CO+H₂-131.5MJ/kmol??（1）

C+1/2O₂=CO+110.9kJ/mol??（2）

煤炭地下氣化過程中，出氣通道排出的粗煤氣溫度通常會(huì)比較高并會(huì)攜帶大量的水蒸氣，其不僅會(huì)帶走地下氣化爐內(nèi)的大量熱能，又會(huì)減少粗煤氣中氫氣的含量，而且水蒸氣冷凝成廢水，處理起來耗費(fèi)很大。此外，在氣化工作面（煤層燃燒的區(qū)域）中，氣化劑充足的區(qū)域溫度通常會(huì)比較高，尤其是在富氧氣化中，最高能達(dá)到1700℃，溫度過高會(huì)造成氣化煤灰熔融，附著在氣化煤壁上，阻礙煤層的繼續(xù)氣化，造成氣化工作面溫度不均勻。

WO2013090979公開了一種地下氣化煤氣冷卻方法，主要是為了解決高溫煤氣導(dǎo)致的井管變形、套管斷裂、（焦油冷凝附壁造成的）鉆孔堵塞、材料腐蝕等問題，主要方法是采用鉆井將冷卻液/氣注入煤氣下游區(qū)域降低煤氣溫度后，煤氣在進(jìn)入產(chǎn)氣井輸送至地面，冷卻也可以是煤氣廢水、地表水、二氧化碳等，可以將煤氣的溫度從1200℃～500℃降至200℃～400℃。但是該方法只起到了將粗煤氣降溫的作用，并未降低粗煤氣中的水含量。從而既沒有提高粗煤氣中的氫氣含量又沒有阻止粗煤氣帶走氣化工作面的熱量。

CN200710145878.4公開了一種煤炭地下氣化工藝，附帶公開了一種地下燃燒區(qū)溫度的控制方法，即將CO₂與O₂混合后輸入到地下氣化爐，調(diào)節(jié)O₂的比例將燃燒區(qū)的溫度控制在600℃～1300℃。該發(fā)明雖然利用調(diào)整氣化劑中O₂的濃度控制了地下燃燒區(qū)的溫度，但并沒有兼顧地下氣化過程的熱能損失最小化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使粗煤氣中攜帶少量水蒸氣的煤炭地下氣化方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種煤炭地下氣化方法，包括以下依次步驟：（1）建立進(jìn)氣通道、出氣通道和將進(jìn)氣通道與出氣通道連通的氣化通道；（2）通過進(jìn)氣通道注入氣化劑，其中，氣化劑包括水蒸氣和富氧氣體，水蒸氣和富氧氣體的初始體積比位于0.5:1至4:1的范圍內(nèi)；（3）點(diǎn)燃煤層；（4）根據(jù)產(chǎn)出煤氣特點(diǎn)調(diào)整水蒸氣和富氧氣體的比例形成新體積比。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟（4）中，依次進(jìn)行如下子步驟：（4.1）采集粗煤氣；（4.2）檢測粗煤氣中的水蒸氣的體積含量；（4.3）當(dāng)體積含量低于5%時(shí)，提高水蒸氣和富氧氣體的體積比；或當(dāng)體積含量高于15%時(shí)，降低水蒸氣和富氧氣體的體積比；或當(dāng)體積含量高于5%且低于15%時(shí)，維持水蒸氣和富氧氣體體積比恒定，通過上述步驟（4.1）至步驟（4.3）調(diào)整水蒸氣和富氧氣體的比例形成新體積比。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟（4）中：測量煤氣組分，根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣化運(yùn)行參數(shù)，計(jì)算氣化消耗水量和煤層出水量；調(diào)節(jié)氣化劑中的水蒸氣的注入量等于氣化消耗水量減去煤層出水量的差值；循環(huán)以上兩步驟，直至前后兩次的水蒸氣注入量相差不超過10%，形成水蒸氣與富氧氣體的新體積比。

根據(jù)本發(fā)明，還包括步驟（5）：通過調(diào)節(jié)氣化劑的注入方式，調(diào)節(jié)氣化工作面的溫度。

根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1）中：建立至少兩個(gè)進(jìn)氣通道；在步驟（2）中：通過至少一個(gè)進(jìn)氣通道注入氣化劑；在步驟（5）中：確定氣化工作面的最高溫度和具有最高溫度的區(qū)域的位置；當(dāng)最高溫度低于1000℃時(shí)，通過距離最高溫度區(qū)域最近的進(jìn)氣通道注入提高富氧氣體比例后的氣化劑或者注入富氧氣體；或當(dāng)最高溫度高于1300℃時(shí)，通過距離最高溫度區(qū)域最近的進(jìn)氣通道注入具有提高水蒸氣比例后的氣化劑或者只注入水蒸氣；同時(shí)通過經(jīng)其它進(jìn)氣通道注入輔助氣化劑、富氧氣體或水蒸氣，維持注入氣化通道的水蒸氣和富氧氣體的體積比為新體積比。