[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

说明书

本发明一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法，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，在煤气出气井口设置有煤气净化装置，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的间隙。本发明不会产生可燃气体积聚，增加了气化过程的安全性。

技术领域

本发明涉及煤炭资源回收利用技术领域，特别涉及一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法。

背景技术

煤炭地下气化是将地下煤炭在原位进行有控制的燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸气发生的一系列化学反应，产生氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体的化学采煤技术；集建井、采煤、转化工艺于一体，只提取煤中的含能组分，具有安全性好、效率高、污染少等优点；可回收老矿井遗弃煤炭资源，可开采井工难以开采的深部煤层、低品位煤层和“三下”压煤。煤气可作为燃料使用，也可以合成天然气、油、氨、甲醇、二甲醚等化工产品或提取纯氢，具有显著的经济效益和社会效益。

煤炭地下气化料层不能移动，而是要依靠气化工作面的移动而保持气化过程的连续，在长壁式气化工艺中气化工作面的移动是依靠气流流动自然推进，可控性差。利用注气点的后退移动注气可人为控制气化工作面的移动，从而实现对气化工作面的有效控制。

现有技术专利号：ZL201510376248.2 公开了“一种地下燃料气化方法，公开了分离控制注气点后退-水雾化地下气化技术（Discrete control technology of recedinginjection point and water atomization for UCG，DCRA），是由分离控制注气点后退-水雾化地下气化系统组，分离控制注气点后退-水雾化地下气化系统由双套管分离控制-水雾化装置、双套管后退反馈控制装置、地下气化炉、煤气冷凝水（现场实施时可用煤气冷凝水和净化废水）收集注入装置及组成；将富氧或纯氧和水分离输送，利用地面到地下水的压力势能和防回火水雾化混合喷头将水在径向和轴向在上雾化，径向水雾喷向井壁或煤壁，防止煤层回火燃烧，轴向水雾与和富氧或氧气在地下混合后作为气化剂，喷入气化反应区。以出口煤气组分和喷头温度为指标，采用变频和液压反馈控制系统，调整气水比和双套管后退时间和速度，实现连续后退和循环气化，从而实现地下气化过程的连续和稳定；经过多次循环后，当喷头移动到定向孔的入煤点时，停止注气，注入水，利用气化炉的余热分解水汽，在降低炉温的同时回收水煤气，进一步提高气化过程热效率。

该方案实现了后退注气，提高了气化过程的稳定性，但存在的缺点是：（1）在连续油管注气管和煤壁之间存在环形空间，煤层会向环形空间释放煤层气（CH₄），并且当气化炉压力较高时，煤气在环形空间内倒流流到注入井井口，容易产生爆炸；（2）燃烧喷头外侧没有保护气，燃烧喷头易烧坏；（3）出口煤气中的二氧化碳气体不能利用，导致二氧化碳气体排放，污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤炭地下气化二氧化碳回注防回火系统及方法。将从地下气化出气井产出的二氧化碳气体（CO₂）通过二氧化碳气体分解装置分解出来出来，然后再从气化气注入井回注到气化通道中，增加了气化过程的安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：