專利名稱：一種煤炭地下氣化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化工藝。
背景技術(shù)：
煤炭氣化技術(shù)主要是指煤或焦炭、半焦等固體燃料，在高溫常壓或 加壓條件下，與氣化劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物和少量殘?jiān)倪^程。氣化 劑主要是水蒸氣、空氣(或氧氣)或它們的混合氣。煤氣化過程可用于生 產(chǎn)燃料煤氣，作為工業(yè)窯爐用氣和城市煤氣，也用于制造合成氣，作為 合成氨、合成甲醇和合成液體燃料的原料，煤炭氣化技術(shù)是煤化工的重 要技術(shù)之一。煤炭地面氣化法是在地面通過氣化爐實(shí)現(xiàn)的。按煤在氣化爐內(nèi)的運(yùn) 動(dòng)方式，氣化方法可劃分為三類，即固定床(移動(dòng)床)氣化法、流動(dòng)床 (沸騰床)氣化法和氣流床氣化法。煤炭地下氣化是通過巷道掘進(jìn)或鉆孔掘進(jìn)的方式，在自然煤層內(nèi)布 置進(jìn)出氣孔、氣流通道、氣化區(qū)、隔離區(qū)和泄水通道等，并最終形成地下氣化爐(參見公開號(hào)為CN 1854459A的中國專利文獻(xiàn))，然后將氣化劑 通入煤層內(nèi)，然后點(diǎn)燃煤層并控制煤層內(nèi)煤與氣化劑反應(yīng)過程的氣化方 式。與地面氣化相比，地下氣化方法將采煤、巷道掘進(jìn)、煤炭的地下提 升和地面儲(chǔ)存、洗選、運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)環(huán)節(jié)集為一體，在將煤炭開采和清潔 利用有效結(jié)合的同時(shí)，具有高效、環(huán)保、安全的特點(diǎn)，因此是一種具有 廣泛前景的煤炭氣化^t術(shù)。煤炭地下氣化和地面氣化的基本化學(xué)反應(yīng)相同，其過程簡單而言， 是將氧氣等氣化劑與氣化爐(地面或地下)中的煤先后或同時(shí)發(fā)生氧化 燃燒、還原、轉(zhuǎn)化、甲烷化等反應(yīng)?；痉磻?yīng)方程式為<formula>formula see original document page 5</formula>C02+C—2C0 ( 2 ) H20+C—H2+C0 ( 3 ) C+2H2—CH4 ( 4 ) C0+H20—C02+H2 ( 5 ) 2C+02—2C0 ( 6 ) 2CO+02—2C02 ( 7 ) C+2H20(g) —C02+2H2 (8) 2H2+02=2H20+484 ( 9 ) 2C+2H20=CH4+C02 (10) CO+3H2—CH4+H20+206. 4( 11 ) 2C0+2H2—CH4+C02+247. 4 ( 12 ) C02+4H2—CH4+2H20+165. 4( 13 )其中(2)、 (3)、 (8)為吸熱反應(yīng)，其余均為放熱反應(yīng)。(1) 一 (9) 為主要反應(yīng)，(10) — (13)為輔助反應(yīng)。煤炭氣化生成的產(chǎn)品氣的組分 為C0、 H2、 CH4和其他組分包括C02等氣體，該產(chǎn)品氣可應(yīng)用于城市煤氣 供應(yīng)和煤化工合成。從上述煤氣化過程中的化學(xué)反應(yīng)可以看出，在煤的氣化產(chǎn)物中含有 大量的C02,而且隨著煤炭氣化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生的C02將越來越多， C02作為 一種眾所周知的溫室氣體,如果將煤炭地下氣化過程中產(chǎn)生的C02 全部排放到大氣中，將進(jìn)一步加劇地球溫室效應(yīng)。因此，在進(jìn)行煤炭地 下氣化過程中如何有效的利用和回收C02、減少其排放量成為人們研究的 一個(gè)重要課題。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種新的煤炭地下 氣化工藝，該工藝通過使C02參與煤炭的地下氣化反應(yīng)、置換煤炭地下氣 化燃空區(qū)中氣化殘留物(包括殘煤、半焦和氣化殘?jiān)?所吸附的02、 co、 H2和CH4氣體、并有效地回收燃空區(qū)內(nèi)的殘煤、半焦中的碳資源和熱量， 并在燃空區(qū)進(jìn)行沉降，實(shí)現(xiàn)了煤炭地下氣化過程中C02的減排甚至零排 放。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是(1) 間隔設(shè)置若干個(gè)由地面鉆至地下煤層的豎井，在地下煤層中挖掘依次連通各豎井的連接通道；(2) 首先，將位于連接通道一端的豎井作為第一進(jìn)氣井，選擇其他任一 豎井作為出氣井，封閉其余豎井；然后，向第一進(jìn)氣井輸入氧氣或 空氣，點(diǎn)燃第一進(jìn)氣井下的煤層，使得氧氣與地下燃燒區(qū)中的碳發(fā) 生反應(yīng)C + 02 —C02 + 393kj/mo1 2C+ 02 — 2CO+231. 4kj/mol 直至地下煤層燃燒區(qū)的溫度上升至60(TC以上，形成從第一出氣井 處燃起，沿連接通道向出氣井方向燃進(jìn)的地下氣化爐；(3) 從出氣井回收地下氣化爐產(chǎn)生的C02，將其與氧氣混合，控制混合 氣中C02的體積比為0-60%,并將混合氣作為氣化劑通過第一進(jìn)氣 井輸入到地下氣化爐，通過調(diào)節(jié)氣化劑中02的比例將燃燒區(qū)的溫度 控制在60(TC - 130(TC范圍內(nèi)，在燃燒區(qū)中，C02與》友發(fā)生還原反應(yīng)C02 + C —2C0(4) 在地下氣化爐持續(xù)燃燒一段時(shí)間并出現(xiàn)燃空區(qū)后，隨著燃空區(qū)的逐 步擴(kuò)大，逐步提高輸入到第一進(jìn)氣井的混合氣中C02的濃度，利用 混合氣中的C02置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 112和CH4， 同時(shí)利用燃空區(qū)的余熱使C02與燃空區(qū)內(nèi)的殘余碳進(jìn)行還原反應(yīng)C02 + C —2C0(5) 待第一進(jìn)氣井和與其相鄰的第二號(hào)豎井之間的煤層完全形成燃空 區(qū)后，打開第二號(hào)豎井，將其作為第二進(jìn)氣井向地下氣化爐輸入混 合氣化劑，并同樣選擇位于氣化爐另一側(cè)的其他任一豎井作為出氣 井、封閉該側(cè)的其余豎井，同時(shí)將輸入第一進(jìn)氣井的混合氣中的C02 的比例提高至100%,繼續(xù)利用C02置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附 的02、 CO、 H2和CH4，并利用C02比重較大的特點(diǎn)，在燃空區(qū)內(nèi)沉降 C02;(6) 待第二進(jìn)氣井和與其相鄰的第三號(hào)豎井之間的煤層完全形成新的 燃空區(qū)后，封閉第一進(jìn)氣井，與此同時(shí)，打開第三號(hào)豎井，將其作 為第三進(jìn)氣井向地下氣化爐輸入混合氣化劑，同樣選擇位于氣化爐 另一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、封閉該側(cè)的其余豎井，并且將 輸入第二進(jìn)氣井的混合氣中的C02的比例提高至100%,繼續(xù)利用co2 置換出新燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 H2和CH4,并在新的 燃空區(qū)內(nèi)沉降C02;如此循環(huán)，直至地下氣化爐燃進(jìn)到連接通道另 一端，并氣化完畢。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的另一個(gè)技術(shù)方案是(1) 間隔設(shè)置若干個(gè)由地面鉆至地下煤層的豎井，在地下煤層中挖掘依 次連通各豎井的連接通道；(2) 首先，將位于連接通道中部的任一豎井作為第一進(jìn)氣井，選擇第一 進(jìn)氣井兩側(cè)的任意兩個(gè)豎井作為出氣井，封閉其余豎井；然后，向 第一進(jìn)氣井輸入氧氣或空氣，點(diǎn)燃第一進(jìn)氣井下的煤層，使得氧氣 與地下燃燒區(qū)中的碳發(fā)生反應(yīng)C + 02 —C02 + 393kj/mo1 2C+ 02 —2C0+231. 4kj/mo1 直至地下煤層燃燒區(qū)的溫度上升至600。C以上，形成從第一出氣井爐:'、、。
。''、、(3) 從出氣井回收地下氣化爐產(chǎn)生的C02,將其與氧氣混合，控制混合 氣中C02的體積比為0-60%,并將混合氣作為氣化劑通過第一進(jìn)氣 井輸入到地下氣化爐，通過調(diào)節(jié)氣化劑中02的比例將燃燒區(qū)的溫度 控制在600°C - 1300。C范圍內(nèi)，在燃燒區(qū)中，C02與碳發(fā)生還原反應(yīng)C02 + C —2CO(4) 在兩地下氣化爐持續(xù)燃燒一段時(shí)間并出現(xiàn)兩燃空區(qū)后，隨著燃空區(qū) 的逐步擴(kuò)大，逐步提高輸入到第一進(jìn)氣井的混合氣中C02的濃度， 利用混合氣中的C02置換出兩燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 C0、 &和CH4，同時(shí)利用兩燃空區(qū)的余熱4吏C02與燃空區(qū)內(nèi)的殘余-友進(jìn)行z 還原反應(yīng)C02 + C —2C0(5 )待兩地下氣化爐燃進(jìn)到第一進(jìn)氣井兩側(cè)相鄰的兩個(gè)豎井處并在各 自后方完全形成燃空區(qū)后，打開第一進(jìn)氣井兩側(cè)相鄰的兩個(gè)豎井， 將該兩豎井作為第二進(jìn)氣井向兩地下氣化爐輸入混合氣化劑，并選 擇每個(gè)氣化爐另 一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、封閉該側(cè)的其余
豎井，同時(shí)將輸入第一進(jìn)氣井的混合氣中的C02的比例才是高至100%， 繼續(xù)利用C02置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 H2和CH4， 并利用C02比重較大的特點(diǎn)，在燃空區(qū)內(nèi)沉降C02; (6)待兩地下氣化爐燃進(jìn)到兩個(gè)新的豎井處并在各自后方再次形成兩 個(gè)新的燃空區(qū)后，打開該兩個(gè)新的豎井，將其作為兩第三進(jìn)氣井向 兩地下氣化爐輸入混合氣化劑，封閉第一進(jìn)氣井，并同樣選擇位于 量氣化爐另 一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、且封閉該側(cè)的其余豎 井，并且將輸入第二進(jìn)氣井的混合氣中的C02的比例提高至100%, 繼續(xù)利用C02置換出新燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 H2和CH4， 并在新的燃空區(qū)內(nèi)沉降C02;如此循環(huán)，直至兩地下氣化爐分別燃 進(jìn)到連接通道兩端，并氣化完畢。 進(jìn)一步，上述兩技術(shù)方案步驟(3)中所述氣化劑中02所占的體積比 均為40-80%。在本發(fā)明煤炭地下氣化工藝中，首先利用煤炭燃燒后的余熱使C02與燃空區(qū)的煤炭殘?jiān)桶虢惯M(jìn)行還原反應(yīng)，然后利用燃空區(qū)對(duì)C02的吸附性強(qiáng)于其他氣體的特性，對(duì)氣化產(chǎn)生的C02進(jìn)行吸附，并同時(shí)置換出原來 吸附的02、 C0、 H2和CH4等氣體，最后，利用C02比重較大的特點(diǎn),，在燃 空區(qū)中對(duì)C02進(jìn)行沉P爭儲(chǔ)存，因此，本發(fā)明氣化工藝不但能夠大大地減少 C02的排放量，甚至實(shí)現(xiàn)零排放，而且減少了能源消耗，提高了資源利用 率。


附圖為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如附圖所示，實(shí)施本發(fā)明煤炭地下氣化工藝時(shí)，首先根據(jù)要?dú)饣?煤層的范圍，間隔設(shè)置9個(gè)由地面鉆至地下煤層的豎井，并在地下煤層 中挖掘依次連通各豎井的連接通道；然后將位于連接通道兩端的1號(hào)豎 井作為進(jìn)氣井、9號(hào)豎井作為出氣井，封閉2-8號(hào)豎井，點(diǎn)燃l號(hào)豎井下 的煤層，并向進(jìn)氣井輸入氧氣或空氣，使得氧氣與地下燃燒區(qū)中的碳發(fā)生反應(yīng)<formula>formula see original document page 10</formula>直至地下煤層燃燒區(qū)的溫度上升至60(TC以上，并形成地下氣化爐。隨后從出氣井回收地下氣化爐產(chǎn)生的混合氣，從中分離出C02氣體并 將其與02混合，控制混合氣中C02的體積比為0-60%,將C02與02混合后 的氣體作為氣化劑通過1號(hào)井輸入到地下氣化爐，調(diào)節(jié)氣化劑中02的比 例將燃燒區(qū)的溫度控制在600°C-130(TC范圍內(nèi)，在燃燒區(qū)中，C02與石友 發(fā)生還原反應(yīng)C02 + C —2C0。其中，與C02進(jìn)行混合的氣體可以是純氧， 也可以是空氣，或其他含有氧氣的混合氣體。在地下氣化爐持續(xù)工作一段時(shí)間，1號(hào)井與2號(hào)井之間出現(xiàn)燃空區(qū)后， 隨著燃空區(qū)的逐步擴(kuò)大，逐步提高輸入到1號(hào)井的氣化劑中C02的濃度， 利用氣化劑中的C02置換出燃空區(qū)殘留物所吸附的02、 CO、 H2和C&，同 時(shí)利用燃空區(qū)的余熱使C02與燃空區(qū)內(nèi)未燃燼的煤炭殘?jiān)桶虢惯M(jìn)行還 原反應(yīng)C02 + C —2C0。待1號(hào)井與2號(hào)井之間的煤層完全形成燃空區(qū)后，打開2號(hào)井，通 過2向地下氣化爐輸入氣化劑，同時(shí)將輸入1號(hào)井的混合氣中的C02的比 例提高至100%,繼續(xù)利用0)2置換出燃空區(qū)殘留物所吸附的02、 C0、 H2 和CH4，并利用C02比重較大的特點(diǎn)，在燃空區(qū)內(nèi)沉降儲(chǔ)存C02。待2號(hào)氣井與3號(hào)井之間的煤層完全形成新的燃空區(qū)后，封閉1號(hào) 井，打開3號(hào)井，通過3號(hào)井向地下氣化爐輸入氣化劑，同時(shí)將輸入2 號(hào)井的混合氣中的C02的比例提高至100%,繼續(xù)利用C02置換出新燃空區(qū) 所吸附的02、 CO、 H2和CH4，并在新的燃空區(qū)內(nèi)沉降儲(chǔ)存C02。如此循環(huán)， 直至地下氣化爐推進(jìn)到出氣井，并氣化完畢。為了避免從2號(hào)井輸入的 氣體反沖向1號(hào)井，影響C02的沉降儲(chǔ)存，在打開3號(hào)井并將其作為進(jìn)氣 井后，可逐步減少向1號(hào)井輸入的C02的量，直至關(guān)閉l號(hào)井。由于地下氣化爐經(jīng)過的燃空區(qū)中存在有未燃盡的殘煤、半焦，并且 殘煤、半焦、氣化殘?jiān)葰埩粑锶蕴幱谳^高的溫度狀態(tài)，這樣利用氣化 劑中的C02與這些殘煤和半焦進(jìn)行反應(yīng)，既使這部分未燃盡的殘余碳得到 氣化，又充分利用了燃空區(qū)的余熱。因燃空區(qū)未燃盡的殘煤、半焦和氣 化殘?jiān)鼘儆诙嗫捉Y(jié)構(gòu)，其中吸附有02、 C0、 H2和CH"這些成分對(duì)地下氣 化來說都屬于有效組分，而多孔結(jié)構(gòu)對(duì)0)2的吸附能力高于對(duì)02、 CO、 H2 和CH,的吸附能力，向燃空區(qū)輸入C02可以把這些有效組分置換出來。另 外C02比重比較大，在利用C02進(jìn)行還原反應(yīng)和置換其他氣體的同時(shí)，還 可將C02沉降儲(chǔ)存在燃空區(qū)中。經(jīng)過上述處理后，隨著COj皮吸附、參與 還原反應(yīng)以及沉降，可大大減少其排放量，甚至實(shí)現(xiàn)不排放。在煤炭氣化過程中，使地下氣化爐保持足夠高的溫度是必要的，但 是如果溫度過高會(huì)導(dǎo)致灰分融化，而融化后的灰分又會(huì)將未反應(yīng)的煤包 圍起來，阻止深層煤的順利氣化，造成煤炭資源的浪費(fèi)和轉(zhuǎn)化率的降低。 通過調(diào)整氣化劑中02的比例，將地下氣化爐的反應(yīng)溫度控制在600。C-130(TC的范圍內(nèi)，可避免灰渣的熔融，保證煤炭地下氣化的順利進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)證明，在煤炭地下氣化過程中，當(dāng)氣化劑中氧氣所占的體積比 為40 - 80%時(shí)，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品效果最佳，當(dāng)氧氣的有效體積比在80-100 %之間變化時(shí)，氧氣含量的增加對(duì)最終氣化產(chǎn)品有效組分增加的影響 速率降低，因此將氣化劑中的氧氣含量控制在40 - 80%，可實(shí)現(xiàn)煤炭地 下氣化過程最佳的費(fèi)效比。在上述實(shí)施例中，是以位于一端的9號(hào)豎井作為出氣井的方式進(jìn)行 地下煤炭氣化的，除此之外，在從1號(hào)豎井作為起點(diǎn)進(jìn)行地下煤炭氣化 作業(yè)時(shí)，也可選擇位于地下氣化爐燃進(jìn)方向一側(cè)的任一豎井作為出氣井， 如1號(hào)豎井作為進(jìn)氣井時(shí)，可選擇2號(hào)豎井作為出氣井，待氣化爐燃進(jìn) 到2號(hào)豎井后，再打開3號(hào)豎井作為出氣井，以此類推，直至氣化爐燃 進(jìn)到9號(hào)豎井，并氣化完畢，并且在上述氣化過程中，保持其他的工序 不變。為了提高生產(chǎn)率，還可選擇中間2-8號(hào)豎井之一作為起點(diǎn)進(jìn)行地下 煤炭的氣化作業(yè)。如選擇4號(hào)豎井作為第一進(jìn)行井，選擇l-3號(hào)豎井之 一作為一側(cè)出氣井，再選擇5-9號(hào)豎井之一作為另一側(cè)出氣井，封閉其 他豎井，向進(jìn)氣井內(nèi)輸入氧氣或空氣，點(diǎn)燃4號(hào)豎井下的煤層，使4號(hào) 豎井下形成兩個(gè)分別向兩側(cè)的1號(hào)豎井和9號(hào)豎井燃進(jìn)的地下煤炭氣化 爐，后續(xù)工序則與第一實(shí)施例相同。另外，在選擇4號(hào)豎井作為煤炭氣 化起點(diǎn)后，還可選擇1號(hào)豎井和9號(hào)豎井作為兩個(gè)固定的出氣井，進(jìn)行 煤炭的地下氣化作業(yè)。等等。
權(quán)利要求
1.一種煤炭地下氣化工藝，具體為(1)間隔設(shè)置若干個(gè)由地面鉆至地下煤層的豎井，在地下煤層中挖掘依次連通各豎井的連接通道；(2)首先，將位于連接通道一端的豎井作為第一進(jìn)氣井，選擇其他任一豎井作為出氣井，封閉其余豎井；然后，向第一進(jìn)氣井輸入氧氣或空氣，點(diǎn)燃第一進(jìn)氣井下的煤層，使得氧氣與地下燃燒區(qū)中的碳發(fā)生反應(yīng)C+O2→CO2+393kj/mol2C+O2→2CO+231.4kj/mol直至地下煤層燃燒區(qū)的溫度上升至600℃以上，形成從第一出氣井處燃起，沿連接通道向出氣井方向燃進(jìn)的地下氣化爐；(3)從出氣井回收地下氣化爐產(chǎn)生的CO2，將其與氧氣混合，控制混合氣中CO2的體積比為0-60％，并將混合氣作為氣化劑通過第一進(jìn)氣井輸入到地下氣化爐，通過調(diào)節(jié)氣化劑中O2的比例將燃燒區(qū)的溫度控制在600℃-1300℃范圍內(nèi)，在燃燒區(qū)中，CO2與碳發(fā)生還原反應(yīng)CO2+C→2CO(4)在地下氣化爐持續(xù)燃燒一段時(shí)間并出現(xiàn)燃空區(qū)后，隨著燃空區(qū)的逐步擴(kuò)大，逐步提高輸入到第一進(jìn)氣井的混合氣中CO2的濃度，利用混合氣中的CO2置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的O2、CO、H2和CH4，同時(shí)利用燃空區(qū)的余熱使CO2與燃空區(qū)內(nèi)的殘余碳進(jìn)行還原反應(yīng)CO2+C→2CO(5)待第一進(jìn)氣井和與其相鄰的第二號(hào)豎井之間的煤層完全形成燃空區(qū)后，打開第二號(hào)豎井，將其作為第二進(jìn)氣井向地下氣化爐輸入混合氣化劑，并同樣選擇位于氣化爐另一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、封閉該側(cè)的其余豎井，同時(shí)將輸入第一進(jìn)氣井的混合氣中的CO2的比例提高至100％，繼續(xù)利用CO2置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的O2、CO、H2和CH4，并利用CO2比重較大的特點(diǎn)，在燃空區(qū)內(nèi)沉降CO2；(6)待第二進(jìn)氣井和與其相鄰的第三號(hào)豎井之間的煤層完全形成新的燃空區(qū)后，逐步減少第一進(jìn)氣井的CO2輸入量，直至關(guān)閉第一進(jìn)氣井，與此同時(shí)，打開第三號(hào)豎井，將其作為第三進(jìn)氣井向地下氣化爐輸入混合氣化劑，同樣選擇位于氣化爐另一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、封閉該側(cè)的其余豎井，并且將輸入第二進(jìn)氣井的混合氣中的CO2的比例提高至100％，繼續(xù)利用CO2置換出新燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的O2、CO、H2和CH4，并在新的燃空區(qū)內(nèi)沉降CO2；如此循環(huán)，直至地下氣化爐燃進(jìn)到連接通道另一端，并氣化完畢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤炭地下氣化工藝，其特征在于，步驟(3) 中所述氣化劑中02所占的體積比為40-80%。
3. —種煤炭地下氣化工藝，具體為(1) 間隔設(shè)置若干個(gè)由地面鉆至地下煤層的豎井，在地下煤層中挖掘依 次連通各豎井的連接通道；(2) 首先，將位于連接通道中部的任一豎井作為第一進(jìn)氣井，選擇第一 進(jìn)氣井兩側(cè)的任意兩個(gè)豎井作為出氣井，封閉其余豎井；然后，向 第一進(jìn)氣井輸入氧氣或空氣，點(diǎn)燃第一進(jìn)氣井下的煤層，使得氧氣 與地下燃燒區(qū)中的碳發(fā)生反應(yīng)<formula>formula see original document page 3</formula>直至地下煤層燃燒區(qū)的溫度上升至600。C以上，形成從第一出氣井 處燃起，沿連接通道分別向兩側(cè)出氣井方向燃進(jìn)的兩個(gè)地下氣化 爐；(3) 出氣井回收地下氣化爐產(chǎn)生的C02，將其與氧氣混合，控制混合氣 中C02的體積比為0-60%，并將混合氣作為氣化劑通過第一進(jìn)氣井 輸入到地下氣化爐，通過調(diào)節(jié)氣化劑中02的比例將燃燒區(qū)的溫度控 制在600。C- 1300。C范圍內(nèi)，在燃燒區(qū)中，C02與碳發(fā)生還原反應(yīng)<formula>formula see original document page 3</formula>(4) 在兩地下氣化爐持續(xù)燃燒一段時(shí)間并出現(xiàn)兩燃空區(qū)后，隨著燃空區(qū) 的逐步擴(kuò)大，逐步提高輸入到第一進(jìn)氣井的混合氣中C02的濃度， 利用混合氣中的C02置換出兩燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 H2和CH4,同時(shí)利用兩燃空區(qū)的余熱使C02與燃空區(qū)內(nèi)的殘余碳進(jìn)行 還原反應(yīng)<formula>formula see original document page 3</formula>(5 )待兩地下氣化爐燃進(jìn)到第一進(jìn)氣井兩側(cè)相鄰的兩個(gè)豎井處并在各 自后方完全形成燃空區(qū)后，打開第一進(jìn)氣井兩側(cè)相鄰的兩個(gè)豎井， 將該兩豎井作為第二進(jìn)氣井向兩地下氣化爐輸入混合氣化劑，并選 擇每個(gè)氣化爐另 一側(cè)的其他任一豎井作為出氣井、封閉該側(cè)的其余 豎井，同時(shí)將輸入第一進(jìn)氣井的混合氣中的C02的比例提高至100%, 繼續(xù)利用0)2置換出燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、 H2和C仏， 并利用C02比重較大的特點(diǎn)，在燃空區(qū)內(nèi)沉降C02; (6)待兩地下氣化爐燃進(jìn)到兩個(gè)新的豎井處并在各自后方再次形成兩 個(gè)新的燃空區(qū)后，打開該兩個(gè)新的豎井，將其作為兩第三進(jìn)氣井向 兩地下氣化爐輸入混合氣化劑，并同樣選擇位于量氣化爐另 一側(cè)的 其他任一豎井作為出氣井、且封閉該側(cè)的其余豎井，并且將輸入第 二進(jìn)氣井的混合氣中的C02的比例提高至100%,繼續(xù)利用C02置換 出新燃空區(qū)氣化殘留物所吸附的02、 CO、仏和CH4，并在新的燃空 區(qū)內(nèi)沉降CO"與此同時(shí)，逐步減少第一進(jìn)氣井的C02輸入量，直至 關(guān)閉第一進(jìn)氣井；如此循環(huán)，直至兩地下氣化爐分別燃進(jìn)到連接通 道兩端，并氣化完畢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤炭地下氣化工藝，其特征在于，步驟(3)中所述氣化劑中02所占的體積比為40-80%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤炭地下氣化工藝，具體為①設(shè)置若干豎井及其連接通道；②選擇兩個(gè)豎井作為進(jìn)、出氣井，點(diǎn)燃進(jìn)氣井下煤層，形成地下氣化爐；③回收CO₂，將其與氧氣混合后輸入到氣化爐，調(diào)節(jié)O₂的比例將燃燒區(qū)溫度控制在600℃-1300℃；④出現(xiàn)燃空區(qū)后，利用CO₂置換出燃空區(qū)吸附的O₂、CO、H₂和CH₄，同時(shí)使CO₂與殘余碳進(jìn)行還原反應(yīng)；⑤待進(jìn)氣井和相鄰豎井之間完全形成燃空區(qū)后，將相鄰豎井作為第二進(jìn)氣井輸入混合氣，并在燃空區(qū)內(nèi)沉降CO₂；⑥待第二進(jìn)氣井和相鄰豎井之間完全形成新燃空區(qū)后，將該相鄰豎井作為第三進(jìn)氣井輸入混合氣，置換新燃空區(qū)的O₂、CO、H₂和CH₄并沉降CO₂；如此循環(huán)。本工藝不但可減少CO₂的排放，而且減少能源消耗，提高資源利用率。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101113670SQ200710145878
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者李學(xué)峰, 昱 趙 申請(qǐng)人:新奧能源研究院有限公司