[发明专利]利用烟道气原位干馏地下煤层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种烟道气利用方法，具体地，本发明涉及一种利用烟道气对地下煤层中的煤进行原位干馏的方法。

背景技术

在能源利用过程中，最主要的目的就是通过合理的利用方式把一次能源(如煤炭、石油、天然气等)充分转化为便于使用的各种能源形式(如电能和各种产品等)，并且在能源转化的过程中尽量通过回收利用的方式降低能源损失。在煤炭利用的领域，通常会通过传统电厂燃烧煤炭产生热量转化为电能的方式或者通过整体煤气化联合循环(IGCC)发电转化为电能的方式产生电能，然后将电能输往工厂转化为各种产品。这个过程中，电厂和燃气轮机出口都会产生高温烟道气(500-650℃左右)。同样，在工业窑炉煅烧物料过程也会产生热烟道气，在化工厂气化等工段会产生热的烟道气。这种高温的烟道气在很多行业其实是可以回收利用的，如供热行业、化工行业、水泥行业、钢铁行业等，但是由于这些含碳余热气体的处理和利用需要满足环境和使用成本的要求，因此很少行业对这些烟道气进行合理的使用，这也导致烟道气的热量的大量损失和烟道气热量利用的局限性。一般在后处理工段通过废热锅炉和其它的余热回收系统对该高温烟道气的余热进行回收。但是这样仅能把高温烟道气的余热资源利用50-70％，还是会有大量的余热资源白白浪费掉，不能达到较高的能效。此外，来自电力企业、热力企业以及工业窑炉的烟道气中还含义大量的污染物如NOx、SOx、粉尘和重金属等，如何经济有效地脱除这些污染物使烟道气达到排放标准也一直是人们头疼的问题。

专利CN101063404(锅炉烟道气回收全气态注井采油装置)和专利CN101063406(锅炉烟道气回收二氧化碳液化注井采油装置)设计了一种可以回收锅炉烟道气、液化二氧化碳、氮气并与蒸汽一同注入油井开采稠油的锅炉烟道气回收净化注井采油装置。该发明是主要利用锅炉产生的蒸汽和烟气中净化产生的二氧化碳、氮气来进行注井采油，其中对二氧化碳和氮气的净化耗费了较多的热能，并未对锅炉烟气进行充分的热量利用，反而在烟气出口设置了洗涤塔直接使热量散失掉，其热量没有得到充分的利用。

专利CN200510031682.3、CN201129947、CN1392386分别针对陶瓷工业窑炉、燃煤锅炉、冶炼炉的出口烟道气设计了不同技术对其进行回收利用。这三种专利分别采用为别的企业提供低温热源、采用回收器、预热原材料等方式对进行回收。但是这些技术基本上停留在在一个系统内回收利用或者利用低温的烟气进行回收利用烟气余热，其效率不高，而且不能够将排烟中的污染物进行良好的脱除。

在采集煤层气和采油过程中，常常向地下煤层或油层中通入气体来辅助开采。

专利CN101418679A、CN101503957A介绍了一种通过向地下煤层注入高温高压水蒸气加热煤层来开采煤层气的方法。该技术利用高温高压水蒸气提高煤层的渗透性，针对低渗透性的煤层的煤层气的开采具有很好的效果。但是该技术只适用于煤层气开采领域，对没有煤层气的低阶煤、废弃煤资源无法应用。

专利US4393934介绍了一种通过向煤炭地下气化炉注入CO₂、胺类物质、烟气、酒精等混合物来提高煤层的渗透性的技术。该技术鼓入一些可湿性的挥发性物质或者烟气等来提高煤层的渗透性，可以对烟气进行部分的回收，但是其利用仅限于提高煤层的渗透性，没有对整个系统进行完整的设计和考虑，所以不能完全利用烟气中的热量。

专利CN101113666(一种煤层气开采新技术)设计了一种煤层气开采新技术，该技术通过设置竖井和横向延伸通道的进气井，利用高压流体对煤层进行压裂处理，通过向进气井内注入高压空气或高压氧气，在进气井和出气井之间建立起煤层裂隙构成的气流通道，将出气井排出的部分煤层气燃烧后的高温烟气回注进气井，然后逐步停止向地下煤层中供应氧气，待稳态生产时，仅靠高温烟气对煤进行干馏，并维持出气井的稳定产气。该技术的缺点是利用自身产出的高质量煤层气进行燃烧再回注，降低了煤层气采收率，也同时降低了整个系统的效率。另外，该技术的局限之处在于其只能用在变质程度较高的含煤层气的煤层，例如以烟煤、无烟煤等为主的煤层中。

发明概述

第一方面，本发明公开了一种利用烟道气对地下煤层进行原位干馏的方法，包括将烟道气与氧气共同或先后通入地下煤层中对煤进行原位干馏，从而产生干馏煤气以及保留在原位的干馏后的半焦。

第二方面，本发明公开了一种利用烟道气对地下煤层进行原位干馏的方法，包括以下步骤：

a.设置进气井和出气井，它们均从地面钻进到地下煤层中，并在进气井和出气井之间的地下煤层中打通至少一条气体通道；然后，