[发明专利]一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统

说明书

本发明公开了一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，包括风‑光互补发电装置、电加热井、烟气加热竖井/空气冷却竖井、高温换热器、气液分离装置、低温换热器燃烧室和风机等。针对富油煤地下直接热解所需周期长，本发明采用高温烟气通入烟气加热竖井辅助电加热井升温地块的方法，针对地下直接热解富油煤产生的大量余热，构建了空气冷却系统，有效将余热传递至一下地块使用，提高能源利用率。本发明全系统输入电能，输出了油，捕集了CO₂并进行地质封存，从而减少CO₂向大气的排放，减缓大气污染与温室效应，其余部分的物质及能量被充分利用。本发明有效减少了富油煤地下直接热解时造成的资源浪费与环境污染，具有巨大的经济效益与使用价值。

技术领域

本发明涉及一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统。

背景技术

富油煤是集煤油气属性为一体的煤炭资源，在提高油气转化效率、降低经济成本方面具有更好优势。如今富油煤地上热解技术趋于成熟，位于浅层的富油煤资源也日趋匮乏，位于深层的富油煤因开采难度大、经济效益低而未得到有效利用，同时富油煤地上热解会产生大量废气与固体污染物。富油煤地下直接热解技术具有绿色低碳开发的巨大潜力，目前已知的地下直接热解技术仍存在热能利用率低、热解周期长、能源消耗巨大问题，因此如何缩短地下直接热解周期以及热解过程结束后的余热利用问题亟需解决。

发明内容

针对位于地下深层区的富油煤，可以采用地下直接热解法将其中的油气提取出来利用，但因为地下直接热解存在技术尚不成熟、热能利用率低、热解周期长、能源消耗巨大等问题。因此，本发明提供了一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其利用新型立体组合布井方式与余热利用系统对富油煤进行高效地下直接热解。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，包括风-光互补发电装置、电加热井、烟气加热竖井/空气冷却竖井、生产井、烟气加热横向通道/空气冷却横向通道、高温换热器、气液分离装置、低温换热器、气体分离装置、燃烧室和风机；

由风-光互补发电装置产生电能并输送至电加热井，电加热井深入煤层区，以自身为中心逐渐升高周围地层温度，促使煤层区富油煤依次热解，产生高温油气并从生产井中提取收集，烟气加热竖井/空气冷却竖井一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道属于同一通道，不同阶段作用不同，在富油煤地下直接热解阶段，用作烟气加热竖井、烟气加热横向通道，在余热利用阶段，用作空气冷却竖井、空气冷却横向通道，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费；

将上一地块进行过余热利用的空气通过空气通道输入低温换热器与从气液分离装置中输送出的高温气进行热交换，进行一次预热后，经空气通道输入高温换热器与从生产井中刚产出的高温油气进行热交换，进行二次预热后将空气送入燃烧室助燃；

气液分离装置用于分离高温油气，分离温度由高温换热器进行控制，高温油气在高温换热器与空气进行热交换后，可经物理降温等方法调控至400℃左右后送入气液分离装置进行油气分离；

气体分离装置针对混合气体中CO₂与N₂进行分离，分离温度由低温换热器进行控制，混合气体在低温换热器与空气进行热交换后，经降温调控至25℃后送入气体分离装置进行气体分离，混合气体的主要成分为烷烃类可燃气体、CO₂和N₂，首先将烷烃类可燃气体与CO₂分离，采用变压吸附法，将温度控制在25℃，分离CO₂并进行地质封存，后将烷烃类可燃气体与N₂分离，同样采用变压吸附法，温度不变，改变压力条件与吸附膜，分离N₂并排放至大气；

提纯后的烷烃类可燃气体通过气体通道输送至燃烧室，与经过两次预热的空气混合点燃，产生高温烟气，并通入烟气加热竖井内，烟气加热横向通道在煤层区密集分布，与烟气加热竖井相连，辅助电加热井对本地块进行加热；