[發明專利]一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統

有效

• 申請號: 202110874316.3
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113738325B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 王長安;毛崎森;周磊;趙林;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: E21B43/243
• 分類號: E21B43/243;E21B43/295;F22B33/18;F23L7/00;F23L15/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，包括電站富氧燃燒鍋爐(1)、壓縮機(2)、空氣分離裝置(3)、換熱器(7)、氣液分離裝置(8)和鍋爐空氣預熱器(19)；

電站富氧燃燒鍋爐(1)燃燒生成高溫CO₂，燃燒加熱的鍋爐熱蒸汽用于發電，煙道中燃燒產生的高溫CO₂煙氣用于地下煤熱解；利用壓縮機(2)對煙道中抽取的CO₂進行加壓，高溫加壓的超臨界CO₂能夠滲透進煤層進行充分熱解并溶解熱解產生的有機質；

利用富氧燃燒電站中空氣分離裝置(3)的冷能，將空分出來的低溫純氧(11)通入地下煤層中，制造煤層的冷凍墻(6)，隔離熱解區和非熱解區，冷凍墻內的換熱器出來后的純氧(11)通入氣液分離裝置(8)中，與熱解產物換熱，充分降低熱解產物中的溫度，熱解產物由此冷凝形成液態油從而分離，同時提高純氧(11)的溫度，煤熱解后的產物送入用以加熱給水的換熱器(7)中；

再將提取氣體送入氣液分離裝置(8)降溫到常溫，分離出油產物(9)，同時將熱解氣中的水也脫除，熱解產物中未冷凝的氣體中含有有機氣體(13)，送入鍋爐再燃區中繼續燃燒，并且形成富燃料區可以還原部分燃燒產生的NO_x；

純氧和循環二氧化碳(10)經過了氣液分離裝置(8)的換熱后混合形成一次風(12)，送入鍋爐的空氣預熱器(19)中繼續加熱一次風(12)，一次風(12)攜帶燃料(14)進入爐膛進行燃燒；

在第一煤層區塊(4)開采到設定值時，打開第一閥門(16)，讓高溫氣體通入第二煤層區塊(5)中開始預熱第二煤層區塊(5)，同時第二煤層區塊(5)的預熱時間提前，以便第一煤層區塊(4)產油結束后，第二煤層區塊(5)能夠同步跟進產油；在第一煤層區塊(4)原位熱解提取油氣結束后，采油結束后，關閉第一閥門(16)，第二閥門(17)，打開第三閥門(18)，將鍋爐尾部的煙氣通入煤層，將煤層余熱吸收到煙氣中，然后將煙氣送回鍋爐(1)爐膛；鍋爐尾部煙道一部分CO₂被抽取加熱煤層，并且能夠循環回爐膛內，將多余的部分進行二氧化碳捕集(15)。

2.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，溶解熱解產生的有機質是混合物，包括常溫下的液體油和氣體。

3.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，有機氣體(13)中含有CH₄、C₂H₆這類小分子。

4.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，采用電站富氧燃燒鍋爐(1)產生的高溫CO₂煙氣通入第一煤層區塊(4)進行熱解，通過抽取電站富氧燃燒鍋爐(1)尾部煙道中的部分CO₂減少額外的加熱設備投入。

5.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，煤熱解后的產物送入用以加熱給水的換熱器(7)中，熱解產物的溫度能夠降低到350℃。

6.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，當第一煤層區塊(4)采油結束后，將電站富氧燃燒鍋爐(1)最末端不高于120℃的低溫煙氣通入煤層，將煤層600℃的余熱吸收到煙氣中，然后將煙氣送回電站富氧燃燒鍋爐(1)，實現煙氣再循環。

7.根據權利要求1所述的一種富油煤原位熱解與碳捕集耦合的系統，其特征在于，高溫CO₂在第一煤層區塊(4)中的流動通道呈蛇形。