一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113738325A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202110874316.3(22)申请日2021.07.30(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王长安毛崎森周磊赵林车得福(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人闵岳峰(51)Int.Cl.E21B43/243(2006.01)E21B43/295(2006.01)F22B33/18(2006.01)F23L7/00(2006.01)F23L15/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统(57)摘要本发明公开了一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，包括电站富氧燃烧锅炉、压缩机、空气分离装置、换热器、气液分离装置和锅炉空气预热器。针对富油煤等焦油产率高的燃料，受热易分解生成油气，本发明采用富氧燃烧电站锅炉尾部烟气加热地下煤层，实现煤的原位热解提油，并完成了原位煤热解过程中的能量梯级利用。热解过程中产生的油被提取，其余物质被充分利用，并捕集了二氧化碳。实现了全系统中输入燃料，输出了包括电能和油的过程，而未排放污染物和二氧化碳。该系统在原位热解的过程中，实现了对富油煤的清洁高效利用，并推动了能源碳中和的目标。CN113738325ACN113738325A权利要求书1/1页1.一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，包括电站富氧燃烧锅炉(1)、压缩机(2)、空气分离装置(3)、换热器(7)、气液分离装置(8)和锅炉空气预热器(19)；电站富氧燃烧锅炉(1)燃烧生成高温CO2，燃烧加热的锅炉热蒸汽用于发电，烟道中燃烧产生的高温CO2烟气用于地下煤热解；利用压缩机(2)对烟道中抽取的CO2进行加压，高温加压的超临界CO2能够渗透进煤层进行充分热解并溶解热解产生的有机质；利用富氧燃烧电站中空气分离装置(3)的冷能，将空分出来的低温纯氧(11)通入地下煤层中，制造煤层的冷冻墙(6)，隔离热解区和非热解区，冷冻墙内的换热器出来后的纯氧(11)通入气液分离器(8)中，与热解产物换热，充分降低热解产物中的温度，热解产物由此冷凝形成液态油从而分离，同时提高纯氧(11)的温度，煤热解后的产物送入用以加热给水的换热器(7)中；再将提取气体送入气液分离器(8)降温到常温，分离出油产物(9)，同时将热解气中的水也脱除，热解产物中未冷凝的气体中含有有机气体(13)，送入锅炉再燃区中继续燃烧，并且形成富燃料区可以还原部分燃烧产生的NOx；纯氧和循环二氧化碳(10)经过了气液分离器(8)的换热后混合形成一次风(12)，送入锅炉的空气预热器(19)中继续加热一次风(12)，一次风(12)携带燃料(14)进入炉膛进行燃烧；在第一煤层区块(4)开采到设定值时，打开第一阀门(16)，让高温气体通入第二煤层区块(5)中开始预热第二煤层区块(5)，同时第二煤层区块(5)的预热时间提前，以便第一煤层区块(4)产油结束后，第二煤层区块(5)能够同步跟进产油；在第一煤层区块(4)原位热解提取油气结束后，采油结束后，关闭第一阀门(16)，第二阀门(17)，打开第三阀门(18)，将锅炉尾部的烟气通入煤层，将煤层余热吸收到烟气中，然后将烟气送回锅炉炉膛(1)；锅炉尾部烟道一部分CO2被抽取加热煤层，并且能够循环回炉膛内，将多余的部分进行二氧化碳捕集(15)。2.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，溶解热解产生的有机质是混合物，包括常温下的液体油和气体。3.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，有机气体(13)中含有CH4、C2H6这类小分子。4.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，采用电站富氧燃烧锅炉(1)产生的高温CO2烟气通入第一煤层区块(4)进行热解，通过抽取电站富氧燃烧锅炉(1)尾部烟道中的部分CO2减少额外的加热设备投入。5.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，煤热解后的产物送入用以加热给水的换热器(7)中，热解产物的温度能够降低到350℃。6.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，当第一煤层区块(4)采油结束后，将电站富氧燃烧锅炉(1)最末端不高于120℃的低温烟气通入煤层，将煤层600℃的余热吸收到烟气中，然后将烟气送回电站富氧燃烧锅炉(1)，实现烟气再循环。7.根据权利要求1所述的一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，其特征在于，高温CO2在第一煤层区块(4)中的流动通道呈蛇形。2CN113738325A说明书1/