一种煤层气发电热尾气回注系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤层气发电热尾气回注系统，包括煤层，至少一口位于开采现场的生产井，至少一个位于开采现场的燃气发电机，以及至少一套位于开采现场的热尾气转换装置，燃气发电机分别与生产井和热尾气转换装置连接，热尾气转换装置还与注入井连接。本实用新型专利技术实现“煤产气、气发电、碳分离、碳增压、碳增温、碳回注、碳增气、碳埋藏”，煤层中的煤层气由生产井产出进入燃气发电机发电转换成清洁电能输出，燃气发电机产生的热尾气经过热尾气转换装置成为高温、高压、超临界的二氧化碳等气体，回注到煤层被煤层竞争性吸附永久埋藏，实现煤层气高效增产和二氧化碳净零排放。现煤层气高效增产和二氧化碳净零排放。现煤层气高效增产和二氧化碳净零排放。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气发电热尾气回注系统


[0001]本技术涉及一种煤层气发电热尾气回注系统。

技术介绍

[0002]煤层气，以吸附在煤层基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的甲烷(CH4)为主要成分的伴生气矿产资源，是新崛起的洁净、优质非常规能源和化工原料。
[0003]中国的煤层气资源量排世界第三位，3000米以浅煤层气资源量约55万亿立方米,其中煤层埋深1500
‑
3000米深煤层气资源量占54.5％。
[0004]现有的煤层气主要开采技术是水力加砂压裂和排水降压解吸开采吸附在煤层中的甲烷天然气，煤层气主要利用方法是通过集输管线将煤层气输送到城市附近的集中发电厂燃气发电或燃气供暖。不仅煤层气产量和采收率低、开采成本高，而且集输气距离远、燃气产生的热尾气排放到城市及周边空气中，成为二氧化碳排放源和空气污染源。
[0005]上述
技术介绍
是为了便于理解本适用新型，并非是申请本适用新型之前已向普通公众公开的公知技术。
[0006]术语解释
[0007]煤层气：煤层气属于非常规天然气，以吸附在地下煤层的煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的甲烷为主要成分的伴生天然气矿产资源。
[0008]碳中和：碳中和(carbon neutrality)是通过碳吸收、碳转化、碳捕集、碳利用、碳埋藏等形式，实现二氧化碳的“净零排放”，或抵消自身产生的二氧化碳排放量，保持空气中的二氧化碳等温室气体浓度基本稳定。

技术实现思路

[0009]基于上述缺陷，本技术提供一种煤层气发电热尾气回注系统，该系统是一体化高效、节能、环保实现“煤产气、气发电、碳分离、碳增压、碳增温、碳回注、碳增气、碳埋藏”。煤层中的煤层气由生产井产出进入燃气发电机发电转换成清洁电能输出，燃气发电机产生的热尾气经过换热器换热降温后，由分离器将二氧化碳、氮气等混合气体和水蒸气冷凝水分离。二氧化碳等混合气体由压缩机增压、换热器换热增温，成为高温、高压、超临界的二氧化碳等混合气体，从注入井回注到煤层后既置换解吸、热解吸煤层气增产和提高采收率，又加热、干馏、气化原煤产生新的甲烷和氢气。二氧化碳最后被煤层竞争性吸附永久埋藏，达到煤层气高效增产和二氧化碳净零排放。
[0010]技术方案是：一种煤层气发电热尾气回注系统，包括煤层，该煤层的孔隙中吸附储藏有煤层气,该煤层气发电热尾气回注系统还包括：
[0011]至少一口位于开采现场的生产井，用于开采生产煤层气；
[0012]至少一台位于开采现场的燃气发电机，该燃气发电机与生产井连接，用于燃烧煤层气发电，输出电能和排放热尾气；以及
[0013]至少一套位于开采现场的热尾气转换装置，该热尾气转换装置分别与燃气发电机和注入井连接，将从燃气发电机出来的热尾气转换为高温高压二氧化碳、氮气等混合气体；
[0014]至少一口位于开采现场的注入井，用于将高温高压二氧化碳、氮气等混合气体回注到煤层。
[0015]特别地，所述热尾气转换装置包括换热器、分离器和压缩机。换热器分别与燃气发电机、分离器、压缩机和注入井连接，分离器还与压缩机连接。所述换热器，用于将热尾气换热降温和对从压缩机而来的高压二氧化碳、氮气等混合气体增温；所述分离器，用于将从换热器而来的降温冷凝后的热尾气与冷凝水分离；所述压缩机，用于将从分离器分离而来的低温二氧化碳、氮气等混合气体压缩增压成高压二氧化碳、氮气等混合气体。
[0016]特别地，所述燃气发电机，可根据需要优选1台或多台外燃机或内燃机。尤其是可优选富氧燃气的内燃机或外燃机，提高热尾气中二氧化碳含量，降低氮气等其他气体含量。
[0017]特别地，所述换热器，可根据需要优选1级或多级换热器。
[0018]特别地，所述分离器，可根据需要优选1级或多级液气分离器。
[0019]特别地，所述压缩机，可根据需要优选1级或多级气体压缩机。
[0020]特别地，所述生产井和注入井，可相互转化，并根据需要优选1口井或多口直井、L型井、U型或羽状井及其组合。
[0021]本技术原理及有益效果：
[0022]1.既增产，又生气。煤层气发电热尾气回注系统，回注的高温、高压、超临界二氧化碳等气体，温度高于100℃,压力大于7.3Mpa,既置换解吸和热解吸增产煤层气，又加热、干馏、气化原煤产生更多的甲烷气和氢气。在高温高压缺氧状态加热、干馏、气化原煤的化学方程为：C+H2O＝CO+H2, CO+2H2＝CH3OH,CO+3H2＝CH4+H2O。
[0023]2.外输电，不输气。煤层气发电热尾气回注系统，优选在煤层气开采井台或附近分布式燃气发电，通过空中的电网外输电能，不需要在地面修建复杂的输气管网外输气，既节省建设投资，又减少土地占用，更节能环保。
[0024]3.碳埋藏。煤层气发电热尾气回注系统及，在开采现场就近把燃气发电热尾气中的二氧化碳等混合气体全部回注煤层，实现碳埋藏的净零排放。
[0025]4.低成本，高补贴。煤层气发电热尾气回注系统及，不仅一体化、全流程降低了煤层气开采、增产、集输、发电、尾气处理、碳埋藏等的投资和运行成本，而且可获得对煤层气高效开采、发电上网和碳减排等方面的政策支持和高额补贴。
附图说明
[0026]图1是本技术煤层气发电热尾气回注系统整体结构示意图；
[0027]图2是本技术一具体实施方式结构示意图；
[0028]图3是本技术另一具体实施方式结构示意图；
[0029]图4是井为L形的煤层气发电热尾气回注系统的结构示意图；
[0030]图5是井为U形的煤层气发电热尾气回注系统的结构示意图；
[0031]图中附图标记为：1、煤层，2、生产井，3、燃气发电机，4、换热器，5、分离器，6、压缩机，7、注入井，8、热尾气转换装置。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图对本技术作进一步说明。
[0033]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0034]在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0035]请参考图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层气发电热尾气回注系统，包括煤层，该煤层的孔隙中吸附储藏有煤层气,其特征在于，该煤层气发电热尾气回注系统还包括：至少一口位于开采现场的生产井，用于开采生产煤层气；至少一台位于开采现场的燃气发电机，该燃气发电机与生产井连接，用于燃烧煤层气发电，输出电能和排放热尾气；以及至少一套位于开采现场的热尾气转换装置，该热尾气转换装置分别与燃气发电机和注入井连接，将从燃气发电机出来的热尾气转换为高温高压混合气体；至少一口位于开采现场的注入井，用于将高温高压混合气体回注到煤层。2.根据权利要求1所述的煤层气发电热尾气回注系统，其特征在于，所述热尾气转换装置包括压缩机，该压缩机将从燃气发电机而来的热尾气压缩回注入井。3.根据权利要求1所述的煤层气发电热尾气回注系统，其特征在于，所述热尾气转换装置包括换热器、分离器和压缩机；换热器分别与燃气发电机、分离器、压缩机和注入井连接，分离器还与压缩机连接；所述换热器用于将热尾气换热降温和对从压缩机而来的高压二氧化碳等混合气体增温并回注入井；所述分离器用于将从换热器而来的降温冷凝后的二氧化碳等混合气体与冷凝水分离；所述压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：付万春，付睿，牛辉英，
申请(专利权)人：付万春，
类型：新型
国别省市：