[實(shí)用新型]煤層氣田清潔取能系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020743443.0
• 申請(qǐng)日: 2020-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212177118U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王剛;楊曙光;李瑞明;王月江;張娜;來(lái)鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局煤層氣研究開(kāi)發(fā)中心
• 主分類號(hào): E21B43/243
• 分類號(hào): E21B43/243;E21B43/24;E21B43/295;E21B43/30;C10L3/08
• 代理公司: 鄭州豫開(kāi)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

煤層氣田清潔取能系統(tǒng)，在煤層氣田選取兩個(gè)進(jìn)入衰退期的煤層氣井和一個(gè)仍在生產(chǎn)階段的煤層氣井，兩個(gè)進(jìn)入衰退期的煤層氣井分別為第一煤層氣井和第二煤層氣井，仍在生產(chǎn)階段的煤層氣井為第三煤層氣井，第一煤層氣井、第二煤層氣井和第三煤層氣井的深度依次增加，包括第一變壓吸附分離裝置、注氣泵、超臨界水氣化制氫裝置、氣固液分離裝置、熱交換裝置和氣體分離與提純液化裝置；本實(shí)用新型有效實(shí)施了衰退期煤層氣田的二次開(kāi)發(fā)利用，并省略了氣化爐建爐、燃燒控制及監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)設(shè)備，大幅降低了煤炭地下氣化成本，低碳排放，而且獲得新的高附加值產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于煤層氣與煤炭地下氣化的綜合開(kāi)發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤層氣田清潔取能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤炭是我國(guó)賦存量最大、開(kāi)采量最大的化石能源，開(kāi)采歷史已達(dá)數(shù)百年，尤其是改革開(kāi)放以來(lái)的高強(qiáng)度開(kāi)采，淺部煤層已基本開(kāi)采完成，而中深部煤層開(kāi)采難度大、成本高，豐富的中深部煤炭資源的高效、低成本開(kāi)發(fā)成為研究方向。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的探索實(shí)踐，煤炭地下氣化成為最主要的原位開(kāi)采手段。煤炭地下氣化通過(guò)直井/水平井鉆井、地下氣化爐及燃燒主通道建設(shè)、A井注入空氣、地下可控燃燒生成粗煤氣、B井產(chǎn)出粗煤氣、粗煤氣地面發(fā)電或提純利用。

近年來(lái)，綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境保護(hù)提出更高要求，煤炭作為化石能源，其燃燒廢棄物復(fù)雜、高碳的特征對(duì)環(huán)境不利。煤炭地下氣化技術(shù)作為中深部煤炭資源高效開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)方向，存在新鉆井及地下氣化爐建爐成本高、綜合熱效率低、粗煤氣深加工利用不足、碳排放高等重大缺陷。雖然有文獻(xiàn)、專利在煤炭地下氣化技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新提出了制氫工藝，但其地下氣化過(guò)程仍存在低效、控制難度大、綜合熱效率低等重要缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種技術(shù)成熟、流程可控、適用面廣、熱效率高、產(chǎn)品豐富且能夠有效利用的煤層氣田清潔取能系統(tǒng)，本實(shí)用新型以大幅降低煤炭地下氣化建爐成本、提高煤炭氣化制氫的效率及技術(shù)可控性、提高綜合熱效率、低碳排放、制備焦油、液氫及液態(tài)/固態(tài)二氧化碳等高附加值產(chǎn)品為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了中深部煤層氣及煤炭資源的綜合清潔取能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：煤層氣田清潔取能系統(tǒng)，在煤層氣田選取兩個(gè)進(jìn)入衰退期的煤層氣井和一個(gè)仍在生產(chǎn)階段的煤層氣井，兩個(gè)進(jìn)入衰退期的煤層氣井分別為第一煤層氣井和第二煤層氣井，仍在生產(chǎn)階段的煤層氣井為第三煤層氣井，第一煤層氣井、第二煤層氣井和第三煤層氣井的深度依次增加，包括第一變壓吸附分離裝置、注氣泵、超臨界水氣化制氫裝置、氣固液分離裝置、熱交換裝置和氣體分離與提純液化裝置；

第一變壓吸附分離裝置的粗氧氣出口通過(guò)注氣管與第一煤層氣井的井口連接，注氣泵安裝在注氣管上，第二煤層氣井的井口通過(guò)混合煤氣排氣管與超臨界水氣化制氫裝置的進(jìn)氣口連接，第三煤層氣井的井口通過(guò)甲烷氣體排氣管與超臨界水氣化制氫裝置的進(jìn)氣口連接，超臨界水氣化制氫裝置的出氣口通過(guò)高溫混合氣體輸送管與熱交換裝置的高溫進(jìn)氣口連接，第三煤層氣井的井口通過(guò)煤層水排出管與熱交換裝置的低溫進(jìn)水口連接，熱交換裝置的低溫出氣口與氣固液分離裝置的進(jìn)口連接，熱交換裝置的高溫水出口通過(guò)水蒸氣管道分別與超臨界水氣化制氫裝置的進(jìn)氣口和注氣管連接，氣固液分離裝置的出氣口通過(guò)混合氣體管道與氣體分離與提純液化裝置的進(jìn)氣口連接，氣體分離與提純液化裝置的可燃?xì)怏w出口通過(guò)可燃?xì)怏w管道與超臨界水氣化制氫裝置的進(jìn)氣口連接。

氣體分離與提純液化裝置包括串聯(lián)的第二變壓吸附分離裝置和深冷液化提純分離裝置，第二變壓吸附分離裝置的二氧化碳?xì)怏w出口連接有二氧化碳液化裝置，第二變壓吸附分離裝置的進(jìn)氣口與混合氣體管道的出氣口連接，深冷液化提純分離裝置和第二變壓吸附分離裝置的可燃?xì)怏w出口均與可燃?xì)怏w管道連接。

熱交換裝置包括串聯(lián)的低溫?zé)峤粨Q器和高溫?zé)峤粨Q器，低溫?zé)峤粨Q器的高溫水出口與高溫?zé)峤粨Q器的低溫水進(jìn)口連接，低溫?zé)峤粨Q器的高溫氣體進(jìn)口與高溫?zé)峤粨Q器的低溫氣體出口連接。

采用上述技術(shù)方案，煤層氣田清潔取能系統(tǒng)的清潔取能方法，包括以下步驟：