[實用新型]一種氣化劑輸送管及其地下燃料氣化系統

有效

• 申請號: 201520462545.4
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN204877423U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 梁杰;梁鯤;王張卿;史龍璽;盛訓超;田海洋;李爽;梁棟宇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 崔自京

技術領域

本實用新型涉及一種輸送管及其燃料氣化系統，尤其涉及一種氣化劑輸送管及其地下燃料氣化系統。

背景技術

根據中國煤田地質總局（1999）統計，我國埋深2000m以淺的煤炭資源量共計45521.04億噸。其中：埋深1000m以淺的煤炭資源量為18440.48億噸，其中可靠級9169.10億噸，占預測總量的40.5％；埋深1000-1500m的為13403.75億噸，其中可靠級6676.91億噸，占預測總量的29.4％；埋深1500-2000m的為13676.81億噸，其中可靠級3292.29億噸，占30.1％。深部資源（1000m以深）占我國煤炭資源儲量的59.5％，其中大部分分布在新疆和內蒙古自治區。深部煤炭資源由于受地溫和沖擊地壓等因素的影響，開采技術、安全性、經濟性難以保證。利用煤炭地下氣化技術可以實現深部煤炭資源的開發，將為深部煤炭資源的開采利用開創一條新的途徑。

煤炭地下氣化是一種高效清潔利用低品質煤炭資源的能源轉化技術，就是將處于地下的煤炭直接進行有控制地燃燒，通過對煤（油或油巖層）的熱作用及化學作用而產生可燃氣體的過程。

煤炭地下氣化燃料層不能移動，而是要依靠氣化工作面的移動而保持氣化過程的連續，同時，要將含碳較高的固態煤轉化成含氫高的氣態能源，通常是添加水蒸氣，但煤層在地下百米甚至千米以下，地面水蒸氣到達地下后又冷凝成水，難以參加氣化反應；在地下氣化爐出口煤氣中含有大量的水蒸氣，在地面冷凝后成為污染廢水，同時在地下氣化燃空區抽提處理時也會產生大量的污染廢水。

現有技術：美國CRIP（ControlledRetractionInjectionPoint）工藝，參見圖1。該工藝中，生產井為直井，注入井為連通了生產井的定向井，一旦井之間的通道建立起來后，單通道的氣化劑輸送管直接將高溫蒸汽狀的氣化劑送到氣化工作面，注入到井末端在煤層內的水平段處開始進行氣化反應，當反應腔附近的煤燃燒用盡后（通過煤氣組分測量儀確認），注入點就被收回，新的氣化反應區就又形成（此時需要重新點火）。通過該方法，就可以實現控制注氣點隨著氣化工作面的后退而向后移動。

現有技術中，由于必須將水加熱成高溫水蒸汽（溫度高于100攝氏度），再將高溫水蒸汽與氧氣混合生成高溫蒸汽狀的氣化劑，然后，將高溫蒸汽狀的氣化劑從地面輸送到地下進行氣化反應生產合成氣，所以，需要消耗大量的熱能，同時還消耗很大的外部壓力能將高溫蒸汽狀的氣化劑壓入地下，大大增加了生產成本。由于煤層中氣化爐的地下煤層氣化反應區在距離地表300米以深的地方，任何氣化劑的輸送必須借助深埋于地層的管道，然而管道處于地層中，無法對管道實施保溫措施，且管道在伸入到煤層的行程中，還需經過若干含水層，所以，管道的管壁與高溫蒸汽狀的氣化劑之間的溫差極大。綜合上述原因，高溫蒸汽狀的氣化劑在經過管道流動到地下煤層氣化反應區的過程中，必然會損失大量的熱量，這些熱量通過管壁擴散到地層白白地浪費掉。因此，當高溫蒸汽狀的氣化劑通過氣化爐的進氣口到達煤層氣化反應區時，其中一部分高溫蒸汽狀的氣化劑散熱后溫度低于10攝氏度變為水和從水分離出的氧氣，失去了高溫蒸汽狀的氣化劑的功能，當這部分液態水在煤層氣化反應區通過煤層燃燒重新加熱再與氧氣結合成氣化劑參與氣化反應時，煤層氣化反應區將消耗大量的能量，這樣，會導致氣化工作面溫度降低而使氣化反應速率減小。

現有技術中的CRIP工藝，由于后退注氣點建立新的煤層氣化反應區的時刻確定在煤層氣化反應區的煤層燃盡之后（僅根據煤氣組分測量儀測得的煤氣組分及含量進行確認），每后退一次注氣點建立新的煤層氣化反應區都要重新點燃新的煤層氣化反應區中的煤層，點火的過程占去了相當長的生產燃氣的時間，大大降低了燃氣生產的效率。將煤層氣化反應區的進氣管道后退不是連續穩定的過程，而是長距離（20米以上），控制過程和指標不明確。

現有技術中，對煤氣冷凝析出的大量污水未經任何處理直接通入氣化爐，將會對氣化爐產生一定的負面影響，影響氣化爐的正常燃燒和氣化，嚴重的時候將會導致氣化爐熄滅。

實用新型內容

本實用新型要解決的第一個技術問題是提供一種地下燃料氣化方法，該方法不必消耗外部壓力能就可將水輸送到地下燃料氣化反應區，僅消耗少量的外部壓力能就可將助燃氣輸送到地下燃料氣化反應區，不需要熱量就可在地下燃料氣化反應區中將水和助燃氣混合形成霧狀氣化劑，實現地下氣化過程的正常和穩定，大大降低生產成本。