[發明專利]一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火系統及方法

在審

• 申請號: 202110723927.8
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113279807A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 梁杰;楊彥群;李玉龍;李麗絨;金永傳;董志勇;王翠蘭;王浩;趙澤;藏志飛;趙歌
• 申請（專利權）人: 山西焦煤集團有限責任公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00;E21F17/00;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: 李桂玲;杜國慶

1.一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火系統，包括地下氣化爐的氣化通道，氣化通道兩端分別是氣化劑注入井和煤氣出氣井，氣化劑注入管從氣化劑注入井口伸進至氣化通道燃燒段，一個氣化劑注入控制器控制氣化劑注入量，在煤氣出氣井口設置有煤氣凈化裝置，其特征在于，氣化劑注入管側壁外間隔設置有支架，支架將氣化劑注入管與氣化劑注入井側壁以及與氣化通道側壁之間形成了間隙，在煤氣凈化裝置的出口連接設置有二氧化碳氣體分離器，與二氧化碳氣體分離器的二氧化碳氣體輸出連接設置壓縮機，一個變頻控制器連接壓縮機的壓縮電機，所述氣化劑注入控制器連接變頻控制器，調節變頻控制器可以改變壓縮機二氧化碳氣體的輸出壓力和輸出流量，壓縮機的輸出從氣化劑注入井口接入所述間隙，在壓縮機的輸出與氣化劑注入井口之間設置有流量計和流量壓力傳感器。

2.根據權利要求1所述的二氧化碳回注防回火系統，其特征在于，在壓縮機的輸出與氣化劑注入井口之間還設置有單向閥，單向閥的方向是從壓縮機的輸出至氣化劑注入井口。

3.根據權利要求1或2所述的二氧化碳回注防回火系統，其特征在于，所述氣化劑注入管是由內管和外管組成的雙層管，內管與制氧站連接，外管與水源連接，在內管與制氧站連接之間以及外管與水源連接之間分別設置有電磁閥和流量計。

4.根據權利要求1所述的二氧化碳回注防回火系統，其特征在于，所述氣化劑注入管與氣化劑注入井側壁之間的間隙以及氣化劑注入管與氣化通道側壁之間的間隙是50mm至200mm。

5.根據權利要求1所述的二氧化碳回注防回火系統，其特征在于，所述支架是圍繞氣化劑注入管圓周均勻分布的三個支撐腳，支撐腳為圓環支腳，圓環支腳的圓弧面順著氣化劑注入管在氣化通道內移動方向，以減小氣化劑注入管在氣化通道內移動的阻力。

6.根據權利要求1所述的二氧化碳回注防回火系統，其特征在于，在二氧化碳氣體分離器的二氧化碳氣體輸出與壓縮機之間連接有二氧化碳氣體備用管，備用管通過控制閥門連接二氧化碳氣體備用源。

7.一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火控制方法，包括權利要求1所述二氧化碳回注防回火系統，所述氣化劑注入管是由內管和外管組成的雙層管，內管與制氧站連接，外管與水源連接，在內管與制氧站連接之間以及外管與水源連接之間分別設置有電磁閥和流量計，氣化爐點火后由雙層連續注氣管注入氧氣和水，進行煤層氣化，其特征在于，當氣化爐進入正常生產階段，將分離出的二氧化碳氣體注入氣化劑注入管與氣化劑注入井側壁以及與氣化通道側壁之間的間隙，二氧化碳氣體注入流量由公式1確定，并逐漸提高二氧化碳氣體的注入壓力直至等于氣化劑注入壓力；

Q_co2=Q_in（C₁/C₀₂-1） 公式1

其中：

Q_co2為二氧化碳氣體注入量，單位是m³/h；

Q_in為氣化劑流量，單位是m³/h；

C₁為氣化劑氧濃度，單位是%；

C₀₂為氣化反應氧濃度，單位是%，從煤氣出氣井測量獲取。

8.根據權利要求7所述控制方法，其特征在于，在壓縮機的輸出與氣化劑注入井口之間還設置有單向閥，單向閥的方向是從壓縮機的輸出至氣化劑注入井口，在二氧化碳氣體分離器的二氧化碳氣體輸出與壓縮機之間連接有二氧化碳氣體備用管，備用管通過控制閥門連接二氧化碳氣體備用源，所述方法進一步包括：當二氧化碳氣體注入流量不能滿足公式1時，開啟備用管的控制閥門向壓縮機補充二氧化碳氣體。

9.根據權利要求6所述控制方法，其特征在于，所述氣化劑注入管與氣化劑注入井側壁之間的間隙以及氣化劑注入管與氣化通道側壁之間的間隙是50mm至200mm。

10.根據權利要求6所述控制方法，其特征在于，所述支架是圍繞氣化劑注入管圓周均勻分布的三個支撐腳，支撐腳為圓環支腳，圓環支腳的圓弧面順著氣化劑注入管在氣化通道內移動方向。