一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统技术方案

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统


[0001]本专利技术涉及一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]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，本专利技术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。
[0004]本专利技术采用如下技术方案来实现的：
[0005]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；
[0006]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；
[0007]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；
[0008]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；
[0009]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；
[0010]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；
[0011]本地块富油煤地下直接热解结束后，启动风机向空气冷却竖井内鼓入空气，空气在煤层区吸收余热，经空气冷却横向通道返回生产井并输出至下一地块。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，电加热井与烟气加热竖井耦合的布井方式，平面布井方式为外六边形内嵌三角形。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，还包括油气生产通道，烟气加热横向通道与油气生产通道交错布置，实现布井立体化。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，还包括储油罐，气液分离装置将油与气体分开，油经油通道运至储油罐收集。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，烟气加热竖井/空气冷却竖井用作空气冷却竖井，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，热解完成后通入空气带走地块余热，并传递至下一地块，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。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，对从生产井提取出的高温油气进行气液分离，对分离的高温气再进行气体分离，提纯烷烃类可燃气体，将CO2、N2分离，并将分离的CO2捕获后进行地质封存，从而减少CO2向大气的排放，减缓大气污染与温室效应。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，将提纯的烷烃类可燃气体通入燃烧室与上一地块输入的空气混合点燃产生烟气，通过烟气加热竖井回送至本地块辅助电加热井加热。
[0018]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0019](1)煤层区块热解结束后的地层中含有大量热能，通过在热解结束后通入空气的方式将本地块热量充分吸收，并通入下一地块的燃烧室内助燃，降低燃烧室所需额外热量，同时充分利用余热。在通入燃烧室前空气还将进行两次预热，热量来源分别是高温油气与经气液分离后的高温混合气，提升能量利用率。
[0020](2)采用新型立体布井方式，在平面上，采用外六边形内嵌三角形的布井分布，以生产井为中心，电加热井为六边形布局，以相邻两个电加热井与生产井所构成的三角形中心设置烟气加热竖井，共三根，烟气加热竖井与生产井通过地下铺设的烟气加热横向通道相连，生产井除了与烟气加热横向通道相连，还与油气生产通道相连，油气生产通道与烟气加热横向通道位于不同平面交错排列，可辅助电加热井加热，缩短地块加热周期。
[0021](3)烟气加热竖井可以作为空气冷却竖井，烟气加热横向通道可以作为空气冷却横向通道，在余热利用时输运空气，避免额外钻井，合理利用地块空间，减少资源浪费。
[0022](4)采用风
‑
光互补的新能源发电手段，并采用电加热法进行富油煤地下直接热解，提高了热解效率，减少有机污染物的排放，具有广泛的应用前景。
[0023](5)该系统自外部输入电能进行电加热便可以持续从地下煤层中提取油气，通过变压吸附的方式将混合气中CO2、N2分离，并将CO2捕集后地质封存，减少了大量的碳排放，从而减缓环境污染与温室效应。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统的布井结构平面图；
[0026]图3是余热利用阶段空气输运路线示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1为风
‑
光互补发电装置，2为电路，3为电加热井，4为烟气加热竖井/空气冷却竖井，5为生产井，6为烟气通道，7为烟气加热横向通道/空气冷却横向通道，8为油气生产通道，9为空气通道，10为油气通道，11为高温换热器，12为储油罐，13为油通道，14为气液分离装置，15为混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富油煤地下电加热直接提油及余热利用系统，其特征在于，包括风
‑
光互补发电装置(1)、电加热井(3)、烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)、生产井(5)、烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)、高温换热器(11)、气液分离装置(14)、低温换热器(16)、气体分离装置(19)、燃烧室(20)和风机(21)；由风
‑
光互补发电装置(1)产生电能并输送至电加热井(3)，电加热井(3)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(5)中提取收集，烟气加热竖井/空气冷却竖井(4)一井两用，烟气加热横向通道/空气冷却横向通道(7)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(9)输入低温换热器(16)与从气液分离装置(14)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(9)输入高温换热器(11)与从生产井(5)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(20)助燃；气液分离装置(14)用于分离高温油气，分离温度由高温换热器(11)进行控制，高温油气在高温换热器(11)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(14)进行油气分离；气体分离装置(20)针对混合气体中CO2与N2进行分离，分离温度由低温换热器(16)进行控制，混合气体在低温换热器(16)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(17)，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(18)；提纯后的烷烃类可燃气体通过气体通道(15)输送至燃烧室(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长安，李惠彦辰，王超伟，毛崎森，车得福，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：