[发明专利]用于煤炭地下气化工艺的余热回收产品井系统及操作方法

摘要

本发明提供了一种新型余热回收产品井系统及其操作方法,该余热回收产品井系统包括：产品管、夹套管、水冷管、监测仪表系统、产品井套管、高温高压井口设备和地面余热回收装置等，该产品井系统内各个部件都容易回收、再次利用，井下高温高压蒸气携带出来的热量可用于地面生产工艺、汽轮机发电、锅炉发电、其他地面公用设施或厂区生活自用等。通过本发明不仅可以实现对产品井的有效监测、控制与保护，而且对高温粗合成气的余热进行了可靠有效的回收及综合利用，显著的减少了冷却水用量及降低了对下游废水处理的要求，真正实现了煤炭综合高效利用，降低整个煤炭地下气化工艺（ISC）的能耗，最终解决现有煤炭地下气化工艺（ISC）面临的技术难题。

主权项

1.用于煤炭地下气化工艺的余热回收产品井系统，基于煤炭地下气化单元的垂直余热回收产品井，其特征在于：所述余热回收产品井系统包括如下组件：井口悬挂器，固定设于产品井井口，用于悬挂余热回收产品井系统的相关组件；产品管(1)，位于产品井内，自由悬挂于井口悬挂器，产品管(1)的末端部分采用开孔设计，设有若干气孔，形成开孔产品管管段(1a)，其余部分为完整产品管管段(1b)；夹套管(5)，自由悬挂于井口悬挂器，位于产品管(1)外部且与产品管(1)同轴心设置，夹套管(5)和产品管(1)之间形成环形通道，夹套管(5)末端管径逐步减小至与产品管(1)外壁紧密接触，接触部位形成一金属‑金属密封结构(6)；水冷管(2)，通过偏心的井口悬挂器内圈，平行自由悬挂于产品管(1)旁，且位于夹套管(5)内，用于往夹套管(5)和产品管(1)之间的环形通道内注入冷却水、不饱和蒸汽和/或防腐蚀防结垢介质，所述水冷管(2)延伸至夹套管(5)和产品管(1)之间环形通道的底部，水冷管(2)端部设有喷嘴(4)，水冷管(2)内设有止回阀(3)，止回阀(3)用于维持水冷管(2)内水柱高度和防止逆向蒸汽进入水冷管(2)；监测仪表系统(9)，包括分布式温度传感器、压力传感器和声波传感器，所述监测仪表系统(9)固定设于产品管(1)外围，且处于和水冷管(2)的喷嘴(4)等高的位置，所述分布式温度传感器用于通过监测产品井井下温度控制水冷管(2)内冷却水流量，分布式压力传感器用于监测产品井井下和夹套管(5)内压力，分布式声波传感器用于监测产品井井下突发情况；产品井套管(7)，通过高温水泥套(8)固定在产品井周边的地层中，产品井套管(7)作为产品管(1)、夹套管(5)、水冷管(2)和监测仪表系统(9)的外壳，从产品井井口开始延伸至煤层顶部，产品井套管(7)与夹套管(5)间的环形通路作为异常运行过程的备用泄压通道；耐高温高压的井口设备，包含至少一个监测仪表接头端口(10)，用于连接监测仪表系统(9)；还包括至少四组流通通道端口和阀门，其中：一流通通道端口和阀门用于系统正常运行时作为产品管内的粗合成气出口(11)，一流通通道端口和阀门用于系统异常运行时作为产品井套管和夹套管之间环形通道的出口(12)，一流通通道端口和阀门用于系统正常运行时作为夹套管和产品管之间环形通道内高温高压饱和蒸汽的出口(13)，一流通通道端口和阀门连通水冷管的介质注入口(14)，所述井口设备还设有温度表和压力表，用于直接显示井口各通道的温度和压力数值，以及数据传输装置，用于监测合成气、高压蒸汽和冷却水流通通路的情况，并将各传感器获取的数据信号反馈至控制系统并存储于数据库；地面余热回收装置(15)，连通产品管(1)和夹套管(5)之间环形通道出口和水冷管(2)注入口，将产品管(1)和夹套管(5)之间环形通道内的高温高压饱和蒸汽携带出来的余热用于地面生产工艺(16)。