深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在深層地下煤炭燃燒氣化過程中，利用煤矸石的長時間燃燒直接噴蒸汽高效制氫氣技術(shù)。該技術(shù)充分利用地下埋藏深、封閉嚴(yán)的天然有利條件，使煤矸石在煤炭地下燃燒氣化高溫過程中與煤炭同時燃燒。將水蒸氣直接噴入燃燒的煤矸石上，利用煤矸石燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)崮芰渴顾魵飧邷亓呀猱a(chǎn)生氫氣和氧氣。裂解所產(chǎn)生的氧氣可以繼續(xù)支持煤矸石燃燒，產(chǎn)生的氫氣進行回收利用可產(chǎn)生巨大附加價值。利用本發(fā)明技術(shù)，每噸煤矸石燃燒可產(chǎn)生1000立方米以上的氫氣，經(jīng)濟價值巨大。
【專利說明】深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在深層地下煤炭燃燒氣化過程中，利用煤矸石的長時間燃燒直接噴蒸汽高效制氫氣技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]煤矸石是在煤炭掘進、開采和洗煤過程中排出的固體廢物。是碳質(zhì)、泥質(zhì)和砂質(zhì)頁巖的混合物，具有一定發(fā)熱值。含碳20%~30%有些含腐殖酸。中國已積存煤矸石約1000兆噸，并且每年仍繼續(xù)排放約100兆噸，不僅大量浪費土地，而且還能發(fā)生自燃，污染空氣或引起火災(zāi)，會給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。目前煤矸石主要被用于生產(chǎn)矸石水泥、混凝土、耐火磚等建筑材料，還可用于回收煤炭，煤與矸石混燒發(fā)電，制取結(jié)晶氯化鋁、水玻璃等化工產(chǎn)品以及提取貴重稀有金屬，也可作肥料。
[0003]埋藏在600-3000米的煤炭中夾有大量的煤矸石，如果通過人工開采不僅給環(huán)境帶來極大的災(zāi)難，但由于煤矸石是可燃燒的化石，含有較高的熱值，通過煤炭地下燃燒氣化過程中煤炭的燃燒高溫過程，使煤矸石同時燃燒。相比煤炭的燃燒時間，煤矸石的燃燒時間可延長3-5倍，為此在煤炭地下燃燒氣化過程中，煤炭燃燒完后煤矸石還要持續(xù)燃燒3-5小時，燃燒溫度高于600攝氏度。本發(fā)明目的是利用煤矸石余熱燃燒直噴蒸汽產(chǎn)生碳?xì)浠戏磻?yīng)制取氫氣技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣技術(shù)，該技術(shù)充分利用地下埋藏深、封閉嚴(yán)的天然有利條件，使煤矸石在煤炭地下燃燒氣化高溫過程中與煤炭同時燃燒。將水蒸氣直接噴入燃燒的煤矸石上，利用煤矸石燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)崮芰渴顾魵飧邷亓呀猱a(chǎn)生氫氣和氧氣。裂解所產(chǎn)生的氧氣可以繼續(xù)支持煤矸石燃燒，產(chǎn)生的氫氣進行回收利用可產(chǎn)生巨大附加價值。利用本發(fā)明技術(shù)，每噸煤矸石燃燒可產(chǎn)生1000立方米以上的氫氣，經(jīng)濟價值巨大。
[0005]本發(fā)明具體提供的一種深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣技術(shù)，具體包括以下步驟:
[0006]1、在煤層上方打一口直井，在遠(yuǎn)端打一口水平井，水平井是在煤層內(nèi)部穿過，利用煤炭地下燃燒氣化技術(shù)將煤層點燃并進行煤炭地下燃燒氣化，在燃燒氣化過程中，水平井連續(xù)管隨著燃燒過程逐步后撤；
[0007]2、經(jīng)過燃燒氣化過程，煤炭燃燒完后出現(xiàn)空間，此時，空間內(nèi)掉落的煤矸石仍然在持續(xù)燃燒，燃燒溫度高于600攝氏度，通過連續(xù)管伸縮注氣技術(shù)，將煤炭地下燃燒氣化時已經(jīng)后撤的注氣井伸縮連續(xù)管重新伸入到燃燒腔內(nèi)，并通過設(shè)置在連續(xù)管上的網(wǎng)孔向燃燒的煤矸石噴入適量的高溫高壓蒸汽；
[0008]3、高溫高壓水蒸氣遇到燃燒的煤矸石時會吸收煤矸石燃燒的熱量，發(fā)生裂解反應(yīng)，水蒸氣在燃燒腔內(nèi)分解成具有高效高價值的氫氣和提供繼續(xù)燃燒的氧氣。所產(chǎn)生的氫氣再通過煤炭地下燃燒氣化過程中的氣體流動輸送到采氣井采出。
[0009]反應(yīng)方程式為2H20 = 2 H2+02，
[0010]H20+C = C0+H2,
[0011]h2o+co = h2+co2
[0012]通過本發(fā)明，可在煤有效氣體產(chǎn)出的基礎(chǔ)上可增加30%以上的氫氣能量，大幅提高氫氣在煤炭地下氣化產(chǎn)生 的混合氣體的比重，實現(xiàn)生產(chǎn)的混合氣體高效高價值。從根本上杜絕了煤矸石隨煤炭采出后帶米的能源浪費、占用土地、安全隱患、污染等問題，并可利用煤矸石燃燒的熱能制取清潔高效氫氣能源，是一項安全環(huán)保、無污染制取清潔能源的創(chuàng)新新穎技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣技術(shù)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]利用直井水平井技術(shù)，在煤層中進行煤炭地下燃燒，通過控制煤炭的燃燒速度和程度，實現(xiàn)煤炭地下燃燒氣化。
[0015]煤炭在地下燃燒的過程中，同時將煤炭中夾雜的大量煤矸石同時燃燒，由于煤矸石燃燒過程緩慢，燃燒時間是煤炭燃燒的3-5倍，所以當(dāng)煤炭燃燒完后，在燃燒形成的燃燒腔空間內(nèi)還有大量煤矸石在持續(xù)燃燒，燃燒溫度高于600攝氏度。
[0016]首先在煤層上方打一口直井，在遠(yuǎn)端打一口水平井，水平井是在煤層內(nèi)部穿過，利用煤炭地下燃燒氣化技術(shù)將煤層點燃并進行煤炭地下燃燒氣化，在燃燒氣化過程中，水平井連續(xù)管隨著燃燒過程逐步后撤。燃燒氣化過程中會出現(xiàn)燃燒后的空間，此時，空間內(nèi)的煤矸石仍然在持續(xù)燃燒，通過連續(xù)管伸縮注氣技術(shù)，將煤炭地下燃燒氣化時使用的注氣井伸縮連續(xù)管深入到燃燒腔內(nèi)，并通過設(shè)置在連續(xù)管上的網(wǎng)孔向燃燒的煤矸石噴入適量的高溫高壓蒸汽。當(dāng)高溫高壓水蒸氣遇到燃燒的煤矸石時會吸收煤矸石燃燒的熱量，發(fā)生裂解反應(yīng)，水蒸氣在燃燒腔內(nèi)分解成具有高效高價值的氫氣和提供繼續(xù)燃燒的氧氣，所產(chǎn)生的氫氣再通過煤炭地下氣化過程中輸送到采氣井，達到采氣壓力采出。
【權(quán)利要求】
1.一種深層地下煤炭中煤矸石燃燒直噴蒸汽制氫氣的方法，其特征在包括如下步驟: 1、在煤層上方打一口直井，在遠(yuǎn)端打一口水平井，水平井是在煤層內(nèi)部穿過，利用煤炭地下燃燒氣化技術(shù)將煤層點燃并進行煤炭地下燃燒氣化，在燃燒氣化過程中，水平井連續(xù)管隨著燃燒過程逐步后撤；
2、經(jīng)過燃燒氣化過程，煤炭燃燒完后出現(xiàn)空間，此時，空間內(nèi)掉落的煤矸石仍然在持續(xù)燃燒，燃燒溫度高于600攝氏度，通過連續(xù)管伸縮注氣技術(shù)，將煤炭地下燃燒氣化時已經(jīng)后撤的注氣井伸縮連續(xù)管重新伸入到燃燒腔內(nèi)，并通過設(shè)置在連續(xù)管上的網(wǎng)孔向燃燒的煤矸石噴入適量的高溫高壓蒸汽；
3、高溫高壓水蒸氣遇到燃燒的煤矸石時會吸收煤矸石燃燒的熱量，發(fā)生裂解反應(yīng)，水蒸氣在燃燒腔內(nèi)分解成具有高效高價值的氫氣和提供繼續(xù)燃燒的氧氣。所產(chǎn)生的氫氣再通過煤炭地下燃燒氣化過程中的氣體流動輸送到采氣井采出。
【文檔編號】C01B3/06GK103588168SQ201310533873
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】鄧曉亮, 計煒 申請人:鄧曉亮