[发明专利]一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法

权利要求书

1.一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统，包括地下气化炉的气化通道，气化通道两端分别是气化剂注入井和煤气出气井，气化剂注入管从气化剂注入井口伸进至气化通道燃烧段，一个气化剂注入控制器控制气化剂注入量，在煤气出气井口设置有煤气净化装置，其特征在于，气化剂注入管侧壁外间隔设置有支架，支架将气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间形成了间隙，在煤气净化装置的出口连接设置有二氧化碳气体分离器，与二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出连接设置压缩机，一个变频控制器连接压缩机的压缩电机，所述气化剂注入控制器连接变频控制器，调节变频控制器可以改变压缩机二氧化碳气体的输出压力和输出流量，压缩机的输出从气化剂注入井口接入所述间隙，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间设置有流量计和流量压力传感器。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口。

3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向，以减小气化剂注入管在气化通道内移动的阻力。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳回注防回火系统，其特征在于，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源。

7.一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火控制方法，包括权利要求1所述二氧化碳回注防回火系统，所述气化剂注入管是由内管和外管组成的双层管，内管与制氧站连接，外管与水源连接，在内管与制氧站连接之间以及外管与水源连接之间分别设置有电磁阀和流量计，气化炉点火后由双层连续注气管注入氧气和水，进行煤层气化，其特征在于，当气化炉进入正常生产阶段，将分离出的二氧化碳气体注入气化剂注入管与气化剂注入井侧壁以及与气化通道侧壁之间的间隙，二氧化碳气体注入流量由公式1确定，并逐渐提高二氧化碳气体的注入压力直至等于气化剂注入压力；

Q_co2=Q_in（C₁/C₀₂-1） 公式1

其中：

Q_co2为二氧化碳气体注入量，单位是m³/h；

Q_in为气化剂流量，单位是m³/h；

C₁为气化剂氧浓度，单位是%；

C₀₂为气化反应氧浓度，单位是%，从煤气出气井测量获取。

8.根据权利要求7所述控制方法，其特征在于，在压缩机的输出与气化剂注入井口之间还设置有单向阀，单向阀的方向是从压缩机的输出至气化剂注入井口，在二氧化碳气体分离器的二氧化碳气体输出与压缩机之间连接有二氧化碳气体备用管，备用管通过控制阀门连接二氧化碳气体备用源，所述方法进一步包括：当二氧化碳气体注入流量不能满足公式1时，开启备用管的控制阀门向压缩机补充二氧化碳气体。

9.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，所述气化剂注入管与气化剂注入井侧壁之间的间隙以及气化剂注入管与气化通道侧壁之间的间隙是50mm至200mm。

10.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，所述支架是围绕气化剂注入管圆周均匀分布的三个支撑脚，支撑脚为圆环支脚，圆环支脚的圆弧面顺着气化剂注入管在气化通道内移动方向。