一种二氧化碳注入矿井采空区系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种二氧化碳注入矿井采空区系统，包括：液态二氧化碳存储容器、二氧化碳气化装置、二氧化碳地面输送管道、二氧化碳井下输送管道，液态氧化碳存储容器通过二氧化碳气化装置与二氧化碳地面输送管道连通，二氧化碳地面输送管道设置在地面，并通过地面钻孔与设置在井下的二氧化碳井下输送管道的输入端连通，在采空区的至少一个注入位置设置与二氧化碳井下输送管道的输出端分别连通的注入管道。本实用新型专利技术采用二氧化碳防灭火，二氧化碳防灭火兼具抑制及窒息作用，防灭火效果要远好于氮气防灭火。同时，利用已有二氧化碳进行防灭火，实现废物利用，省去氮气防灭火的氮气分离设备及能耗，设备投资及运行成本远低于氮气防灭火。

Carbon dioxide injection into mined out area of mine

The utility model discloses a system for carbon dioxide injection into mine goaf, which comprises a liquid carbon dioxide storage container, a carbon dioxide gasification device, a carbon dioxide ground transportation pipeline, a carbon dioxide underground transportation pipeline, and a liquid carbon dioxide storage container connected with a carbon dioxide ground transportation pipeline through a carbon dioxide gasification device. The above-ground pipeline for carbon dioxide transportation is arranged on the ground, and is connected with the input end of the pipeline for carbon dioxide transportation under the well through a borehole on the ground. The injection pipeline is respectively connected with the output end of the pipeline at least one injection position in the goaf. The utility model adopts carbon dioxide for fire prevention and extinguishing, and the carbon dioxide for fire prevention and extinguishing has the function of inhibiting and asphyxiating, and the effect of fire prevention and extinguishing is much better than that of nitrogen for fire prevention and extinguishing. At the same time, the use of existing carbon dioxide for fire prevention and extinguishing, waste utilization, saving nitrogen separation equipment and energy consumption, equipment investment and operating costs are far lower than nitrogen fire prevention and extinguishing.

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳注入矿井采空区系统
本技术涉及煤矿相关
，特别是一种二氧化碳注入矿井采空区系统。
技术介绍
煤矿在开采过程中，会产生大量的采空区，且在采空区遗留有大量的浮煤。由于煤层一般都具有自燃性，采空区浮煤可能自燃导致安全生产事故，采空区防灭火是煤矿的一项重要工作。开采有自燃倾向性的煤层，按《煤矿安全规程》关于对防治自然发火的有关规定，煤矿企业必须制定防灭火措施。传统的预防自然发火措施主要有：黄泥灌浆、注氮气、喷洒阻化剂、注入凝胶、均压防灭火等。现有的煤矿防灭火主要采用氮气。然而，使用氮气防灭火需要额外存储大量的氮气，额外增加氮气分离设备及能耗，且氮气的防灭火效果不够理想。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术采用氮气防灭火效果不好且需要额外能耗的技术问题，提供一种二氧化碳注入矿井采空区系统。本技术提供一种二氧化碳注入矿井采空区系统，包括：液态二氧化碳存储容器、二氧化碳气化装置、二氧化碳地面输送管道、二氧化碳井下输送管道，所述液态氧化碳存储容器通过所述二氧化碳气化装置与所述二氧化碳地面输送管道连通，所述二氧化碳地面输送管道设置在地面，并通过地面钻孔与设置在井下的所述二氧化碳井下输送管道的输入端连通，在采空区的至少一个注入位置设置与所述二氧化碳井下输送管道的输出端分别连通的注入管道。进一步的，所述二氧化碳气化装置为换热器，所述换热器的一次侧包括气态二氧化碳进气口、液态二氧化碳出液口，所述换热器的二次侧包括液态二氧化碳进液口、气态二氧化碳出气口，所述液态二氧化碳出液口与所述液态二氧化碳存储容器的进液口连通，所述液态二氧化碳进液口与所述液态二氧化碳存储容器的出液口连通，所述气态二氧化碳出气口与所述二氧化碳地面输送管道连通。更进一步的，还包括设置在所述气态二氧化碳出气口的手动阀门。进一步的，所述二氧化碳井下输送管道的输入端设置矿井回风巷或采区回风巷。更进一步的，还包括减压阀门、以及真空泵，所述二氧化碳地面输送管道与所述二氧化碳井下输送管道的输入端的连接处设置所述减压阀门，所述二氧化碳井下输送管道的输出端通过所述真空泵与所述注入管道连通。再进一步的，还包括第一二氧化碳流量传感器、第一管道中压力传感器、第一电磁控制阀门、第二二氧化碳流量传感器、第二管道中压力传感器、二氧化碳浓度传感器、第二电磁控制阀门、以及监控处理器；所述第一二氧化碳流量传感器、所述第一管道中压力传感器、所述第一电磁控制阀门设置在所述减压阀门与所述二氧化碳井下输送管道的输入端之间，所述第二二氧化碳流量传感器、所述第二管道中压力传感器、所述二氧化碳浓度传感器、所述第二电磁控制阀门设置在所述真空泵与所述注入管道之间；所述第一二氧化碳流量传感器、所述第一管道中压力传感器、所述第二二氧化碳流量传感器、所述第二管道中压力传感器分别与所述监控处理器的输入端通信连接，所述第一电磁控制阀门、所述第二电磁控制阀门分别与所述监控处理器的输出端通信连接。再进一步的，还包括设置在所述减压阀门与所述二氧化碳井下输送管道的输入端之间的电动调节阀门，所述电动调节阀门与所述监控处理器的输出端通信连接。再进一步的，还包括设置在真空泵入口管路中设置的第三压力传感器。本技术采用二氧化碳防灭火，二氧化碳防灭火兼具抑制及窒息作用，防灭火效果要远好于氮气防灭火。煤炭生产企业也是能源消耗大户，部分煤矿井配套建设有煤化工项目，如煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等。煤化工企业会产生大量的二氧化碳，这些二氧化碳排放到大气中，会造成温室气体效应。节能低碳生产是以煤为主要能源企业的一项重要工作。因此，本技术利用已有二氧化碳进行防灭火，实现废物利用，省去氮气防灭火的氮气分离设备及能耗，设备投资及运行成本远低于氮气防灭火。二氧化碳较空气要重得多，不容易通过采空区上方的冒落带及裂隙带逃逸，防灭火效果容易保持。二氧化碳易与采空区中浮煤吸附结合，形成永久封存，兼具温室气体封存效果，实现碳减排。附图说明图1为本技术一种二氧化碳注入矿井采空区系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细的说明。如图1所示为本技术一种二氧化碳注入矿井采空区系统的结构示意图，包括：液态二氧化碳存储容器(图中未示出)、二氧化碳气化装置12、二氧化碳地面输送管道24、二氧化碳井下输送管道25，所述液态氧化碳存储容器通过所述二氧化碳气化装置12与所述二氧化碳地面输送管道24连通，所述二氧化碳地面输送管道24设置在地面，并通过地面钻孔与设置在井下的所述二氧化碳井下输送管道25的输入端连通，在采空区的至少一个注入位置设置与所述二氧化碳井下输送管道的输出端分别连通的注入管道26。具体来说，在煤化工项目的燃烧工艺如煤制氢工艺采用富氧燃烧技术。采用膜分离技术，将产生的氮气为煤粉管道输送提供动力，并用于各类输送泵等密封保护；将产生的氧气用于煤制氢工艺的富氧燃烧。然后对燃烧产生的二氧化碳为主的气体采用深冷分离技术进行液化，提纯后的液态二氧化碳暂存于所述液态氧化碳存储容器中，达到捕集目的。存储在所述液态氧化碳存储容器中的液态二氧化碳，经过二氧化碳气化装置12进入二氧化碳地面输送管道24。为减少输送管道直径，气态二氧化碳可考虑采用正压输送方式。同时，二氧化碳虽然在石油化工上定义为无毒，但对人的呼吸有抑制及窒息作用，其中抑制作用较为明显，矿井生产将二氧化碳当作有害气体来处理，《煤矿安全规程》规定，矿井进风中二氧化碳浓度不超过0.5％，工作面二氧化碳浓度不超过1.5％，矿井总回风巷二氧化碳浓度不超过0.75％。二氧化碳输送管道如果铺设井下巷道中，可能因泄露造成巷道风流中二氧化碳超限造成事故。因此，在二氧化碳地面输送管道24采用正压输送，在到达井下注入地点附近后再通过钻孔经二氧化碳井下输送管道25输送到井下注入地点的注入管道26。本技术采用二氧化碳防灭火，二氧化碳防灭火兼具抑制及窒息作用，防灭火效果要远好于氮气防灭火。煤炭生产企业也是能源消耗大户，部分煤矿井配套建设有煤化工项目，如煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等。煤化工企业会产生大量的二氧化碳，这些二氧化碳排放到大气中，会造成温室气体效应。节能低碳生产是以煤为主要能源企业的一项重要工作。因此，本技术利用已有二氧化碳进行防灭火，实现废物利用，省去氮气防灭火的氮气分离设备及能耗，设备投资及运行成本远低于氮气防灭火。二氧化碳较空气要重得多，不容易通过采空区上方的冒落带及裂隙带逃逸，防灭火效果容易保持。二氧化碳易与采空区中浮煤吸附结合，形成永久封存，兼具温室气体封存效果，实现碳减排。在其中一个实施例中，所述二氧化碳气化装置12为换热器，所述换热器的一次侧包括气态二氧化碳进气口10、液态二氧化碳出液口11，所述换热器的二次侧包括液态二氧化碳进液口13、气态二氧化碳出气口，所述液态二氧化碳出液口11与所述液态二氧化碳存储容器的进液口连通，所述液态二氧化碳进液口13与所述液态二氧化碳存储容器的出液口连通，所述气态二氧化碳出气口与所述二氧化碳地面输送管道24连通。本实施例将燃烧产生的二氧化碳通过换热器一次侧，将容器中被捕集的液态二氧化碳通过输送管道进入换热器二次侧。这样待分离的二氧化碳通过换热器降低温度，并释放热量，回收了绝大部分液化所需能量，降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，包括：液态二氧化碳存储容器、二氧化碳气化装置、二氧化碳地面输送管道、二氧化碳井下输送管道，所述液态氧化碳存储容器通过所述二氧化碳气化装置与所述二氧化碳地面输送管道连通，所述二氧化碳地面输送管道设置在地面，并通过地面钻孔与设置在井下的所述二氧化碳井下输送管道的输入端连通，在采空区的至少一个注入位置设置与所述二氧化碳井下输送管道的输出端分别连通的注入管道。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，包括：液态二氧化碳存储容器、二氧化碳气化装置、二氧化碳地面输送管道、二氧化碳井下输送管道，所述液态氧化碳存储容器通过所述二氧化碳气化装置与所述二氧化碳地面输送管道连通，所述二氧化碳地面输送管道设置在地面，并通过地面钻孔与设置在井下的所述二氧化碳井下输送管道的输入端连通，在采空区的至少一个注入位置设置与所述二氧化碳井下输送管道的输出端分别连通的注入管道。2.根据权利要求1所述的二氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，所述二氧化碳气化装置为换热器，所述换热器的一次侧包括气态二氧化碳进气口、液态二氧化碳出液口，所述换热器的二次侧包括液态二氧化碳进液口、气态二氧化碳出气口，所述液态二氧化碳出液口与所述液态二氧化碳存储容器的进液口连通，所述液态二氧化碳进液口与所述液态二氧化碳存储容器的出液口连通，所述气态二氧化碳出气口与所述二氧化碳地面输送管道连通。3.根据权利要求2所述的氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，还包括设置在所述气态二氧化碳出气口的手动阀门。4.根据权利要求1所述的二氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，所述二氧化碳井下输送管道的输入端设置矿井回风巷或采区回风巷。5.根据权利要求4所述的二氧化碳注入矿井采空区系统，其特征在于，还包括减压阀门、以及真空泵，所述二氧化碳地面输送管道与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁颐琼，赵生光，江建武，周成军，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京,11