[发明专利]一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统

说明书

本发明公开了一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，包括电站富氧燃烧锅炉、压缩机、空气分离装置、换热器、气液分离装置和锅炉空气预热器。针对富油煤等焦油产率高的燃料，受热易分解生成油气，本发明采用富氧燃烧电站锅炉尾部烟气加热地下煤层，实现煤的原位热解提油，并完成了原位煤热解过程中的能量梯级利用。热解过程中产生的油被提取，其余物质被充分利用，并捕集了二氧化碳。实现了全系统中输入燃料，输出了包括电能和油的过程，而未排放污染物和二氧化碳。该系统在原位热解的过程中，实现了对富油煤的清洁高效利用，并推动了能源碳中和的目标。

技术领域

本发明涉及一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统。

背景技术

开发非常规的油气资源对石油的供应提供了另一条路径，对其进行加热热解能制出相当数量的油气产品。将这些煤炭进行热解转化可以避免直接燃烧煤炭，减少对大气产生污染，并且增强了国家能源的安全性。常规开采至地面上再在炼化炉中进行制油的过程产生了大量的污染，并且热解后的低挥发分热解残余物也是一个数量巨大的固体废弃物，若处理不当会对地表土壤产生污染。而地下原位热解作为一种新兴的模式可以减少对大气及土壤的污染，加热热解提取的过程均在地下进行，但是由于热解过程需要大量的热能来加热地层，因此加热过程中的系统热能利用以及加热结束后的热能回收显得十分重要。

富氧燃烧也称为O₂/CO₂燃烧，可以高效地捕集CO₂，减少对大气的碳排放。由于热解过程需要热能进入地层，由富氧燃烧产生的烟气对地层进行加热可以减少热解系统整体对外的碳排放，有助于实现未来碳中和的目标。因此开发富氧燃烧与地下煤原位热解提油的系统具有重大的意义。

发明内容

针对富油煤这类具有高挥发分的固态燃料，可以通过热解的方法将其中的油气提取出来，但由于地上煤热解会产生大量的污染。本发明一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，该系统通过抽取电站富氧燃烧锅炉的尾部烟气来加热地下煤层，进行富油煤的原位热解制取油气并对烟气进行充分余热利用的方法，从而实现了在电站锅炉中高效掺烧污泥，其中主要包括原位煤热解部分、产物的余热利用部分、富氧燃烧电站锅炉、空气分离装置等设备。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种富油煤原位热解与碳捕集耦合的系统，包括电站富氧燃烧锅炉、压缩机、空气分离装置、换热器、气液分离装置和锅炉空气预热器；

电站富氧燃烧锅炉燃烧生成高温CO₂，燃烧加热的锅炉热蒸汽用于发电，烟道中燃烧产生的高温CO₂烟气用于地下煤热解；利用压缩机对烟道中抽取的CO₂进行加压，高温加压的超临界CO₂能够渗透进煤层进行充分热解并溶解热解产生的有机质；

利用富氧燃烧电站中空气分离装置的冷能，将空分出来的低温纯氧通入地下煤层中，制造煤层的冷冻墙，隔离热解区和非热解区，冷冻墙内的换热器出来后的纯氧通入气液分离器中，与热解产物换热，充分降低热解产物中的温度，热解产物由此冷凝形成液态油从而分离，同时提高纯氧的温度，煤热解后的产物送入用以加热给水的换热器中；

再将提取气体送入气液分离器降温到常温，分离出油产物，同时将热解气中的水也脱除，热解产物中未冷凝的气体中含有有机气体，送入锅炉再燃区中继续燃烧，并且形成富燃料区可以还原部分燃烧产生的NO_x；

纯氧和循环二氧化碳经过了气液分离器的换热后混合形成一次风，送入锅炉的空气预热器中继续加热一次风，一次风携带燃料进入炉膛进行燃烧；