[發明專利]一種用于煤炭地下氣化過程中的余熱發電裝置及方法

在審

• 申請號: 202010005845.5
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111022026A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 吳財芳;蔣秀明;房孝杰;劉寧寧;張霖州;韓江;張莎莎;張二超;胡新宇;周丹
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/295
• 分類號: E21B43/295;F01K27/02
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發明公開了一種用于煤炭地下氣化過程中的余熱發電裝置，包括井筒，所述井筒外壁和內壁螺旋纏繞有相連接的螺線管，所述井筒外壁的螺線管外側套設有保護管；S1：向井筒外壁的螺線管內注入冷水,冷水沿著井筒運移至煤炭地下氣化的氣化反應腔上部，冷水變為循環熱水；S2：循環熱水沿井筒內部的螺線管螺旋上升至地表；S3：地表設置有熱水發電裝置，循環熱水進入熱水發電裝置后，轉化為電能進行發電，并且高溫熱水變為溫度較低的冷水；S4：冷水通過加壓泵再次進入井筒外的螺線管，進入下一個循環。本發明中合理利用了煤炭地下氣化過程中產生的熱量，將熱量用于發電，減少了發電的消耗，提高的煤炭地下氣化的經濟效益。

技術領域

本發明涉及煤炭氣化余熱開發技術領域，特別是涉及一種用于煤炭地下氣化過程中的余熱發電裝置及方法。

背景技術

煤炭地下氣化(Underground Coal Gasification，UCG)是一種不將煤炭開采至地表，煤直接在地下進行前期處理的一種特殊的煤炭開發方式。通過鉆孔或者巷道將煤炭在地層的原位空間進行點燃，使煤發生一系列的熱作用以及化學作用，將固態的煤炭變化為氣體狀態運輸到地表。但是煤炭地下氣化后產生的高溫產出氣蘊含的大量能量被浪費在氣化通道以及地層中。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種將煤炭地下氣化的高溫產出氣的熱量利用起來，避免散失在地層中的裝置及方法。

本發明所采用的技術方案是：一種用于煤炭地下氣化過程中的余熱發電裝置，包括井筒，所述井筒外壁和內壁螺旋纏繞有相連接的螺線管，所述井筒外壁的螺線管外側套設有保護管。

進一步地，所述螺線管的直徑遠小于井筒直徑，并且螺線管為銅制品。

進一步地，所述井筒外壁的相鄰兩圈螺線管相切。

進一步地，所述井筒內壁的相鄰兩圈螺線管之間的垂直間距為3-5cm。

進一步地，所述保護管與井筒外壁的螺線管之間水平間距2-3mm。

進一步地，所述保護管的內壁噴涂1-2mm厚隔熱反射涂料進行保溫。

一種利用權利要求1所述的余熱發電裝置的余熱發電方法，

S1：向井筒外壁的螺線管內注入冷水, 冷水沿著井筒運移至煤炭地下氣化的氣化反應腔上部，冷水收集井筒內部高熱氣體逐漸加熱，變為循環熱水；

S2：循環熱水沿井筒內部的螺線管螺旋上升至地表；

S3：地表設置有熱水發電裝置，循環熱水進入熱水發電裝置后，轉化為電能進行發電，并且高溫熱水變為溫度較低的冷水；

S4：冷水通過加壓泵再次進入井筒外的螺線管，進入下一個循環。

進一步地，在上述S3中，所述熱水發電裝置與井筒內壁的螺線管相連接，循環熱水進入熱水發電裝置后轉化為電能進行發電。

進一步地，在上述S4中，所述熱水發電裝置與加壓泵相連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、合理利用了煤炭地下氣化過程中產生的熱量，將熱量用于發電，減少了發電的消耗，提高的煤炭地下氣化的經濟效益。

2、將煤炭地下氣化的產出氣熱量利用起來，避免了產出氣的熱量傳導到鄰近地層中，對鄰近地層造成影響。

3、重復使用循環水，減少了水資源的消耗，降低了資源浪費和環境的污染。

4、從地面運移至地表的循環熱水進入地面處理裝置后，可以連同煤炭地下氣化的產出氣熱量共同開發利用，降低的熱量發電的裝置成本。

附圖說明