[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

本發明一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火系統及方法，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，在煤氣出氣井口設置有煤氣凈化裝置，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的間隙。本發明不會產生可燃氣體積聚，增加了氣化過程的安全性。

技術領域

本發明涉及煤炭資源回收利用技術領域，特別涉及一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火系統及方法。

背景技術

煤炭地下氣化是將地下煤炭在原位進行有控制的燃燒，通過煤的熱解以及煤與氧氣、水蒸氣發生的一系列化學反應，產生氫氣、一氧化碳和甲烷等可燃氣體的化學采煤技術；集建井、采煤、轉化工藝于一體，只提取煤中的含能組分，具有安全性好、效率高、污染少等優點；可回收老礦井遺棄煤炭資源，可開采井工難以開采的深部煤層、低品位煤層和“三下”壓煤。煤氣可作為燃料使用，也可以合成天然氣、油、氨、甲醇、二甲醚等化工產品或提取純氫，具有顯著的經濟效益和社會效益。

煤炭地下氣化料層不能移動，而是要依靠氣化工作面的移動而保持氣化過程的連續，在長壁式氣化工藝中氣化工作面的移動是依靠氣流流動自然推進，可控性差。利用注氣點的后退移動注氣可人為控制氣化工作面的移動，從而實現對氣化工作面的有效控制。

現有技術專利號：ZL201510376248.2 公開了“一種地下燃料氣化方法，公開了分離控制注氣點后退-水霧化地下氣化技術（Discrete control technology of recedinginjection point and water atomization for UCG，DCRA），是由分離控制注氣點后退-水霧化地下氣化系統組，分離控制注氣點后退-水霧化地下氣化系統由雙套管分離控制-水霧化裝置、雙套管后退反饋控制裝置、地下氣化爐、煤氣冷凝水（現場實施時可用煤氣冷凝水和凈化廢水）收集注入裝置及組成；將富氧或純氧和水分離輸送，利用地面到地下水的壓力勢能和防回火水霧化混合噴頭將水在徑向和軸向在上霧化，徑向水霧噴向井壁或煤壁，防止煤層回火燃燒，軸向水霧與和富氧或氧氣在地下混合后作為氣化劑，噴入氣化反應區。以出口煤氣組分和噴頭溫度為指標，采用變頻和液壓反饋控制系統，調整氣水比和雙套管后退時間和速度，實現連續后退和循環氣化，從而實現地下氣化過程的連續和穩定；經過多次循環后，當噴頭移動到定向孔的入煤點時，停止注氣，注入水，利用氣化爐的余熱分解水汽，在降低爐溫的同時回收水煤氣，進一步提高氣化過程熱效率。

該方案實現了后退注氣，提高了氣化過程的穩定性，但存在的缺點是：（1）在連續油管注氣管和煤壁之間存在環形空間，煤層會向環形空間釋放煤層氣（CH₄），并且當氣化爐壓力較高時，煤氣在環形空間內倒流流到注入井井口，容易產生爆炸；（2）燃燒噴頭外側沒有保護氣，燃燒噴頭易燒壞；（3）出口煤氣中的二氧化碳氣體不能利用，導致二氧化碳氣體排放，污染環境。

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤炭地下氣化二氧化碳回注防回火系統及方法。將從地下氣化出氣井產出的二氧化碳氣體（CO₂）通過二氧化碳氣體分解裝置分解出來出來，然后再從氣化氣注入井回注到氣化通道中，增加了氣化過程的安全性。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：