CN111810259A - 二氧化碳利用的方法及*** - Google Patents
二氧化碳利用的方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN111810259A CN111810259A CN202010455978.2A CN202010455978A CN111810259A CN 111810259 A CN111810259 A CN 111810259A CN 202010455978 A CN202010455978 A CN 202010455978A CN 111810259 A CN111810259 A CN 111810259A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- coal
- coal bed
- gas
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 525
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 262
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 262
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 169
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 83
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 42
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 42
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 36
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
- F01K7/32—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines using steam of critical or overcritical pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/164—Injecting CO2 or carbonated water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
- F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
- F01K25/103—Carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种二氧化碳利用的方法及***，其中，该方法包括如下步骤：获取满足预设条件的二氧化碳；将所述二氧化碳注入至煤层，并使所述二氧化碳扩展、释放至所述煤层中；所述二氧化碳对所述煤层中的煤层气进行驱逐，使所述煤层气排出所述煤层。本发明中，相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳利用和煤层气开采相结合技术领域，具体而言，涉及一种二氧化碳利用的方法及***。
背景技术
煤炭是所有化石能源中含碳量最高的一种，煤炭利用引起的碳排放问题已引发人们高度重视。无论直接燃煤发电，抑或间接作为煤化工原料，都不可避免的产生大量二氧化碳。温室气体排放会造成温室效应，使全球气温上升。如何减少碳排放、实现二氧化碳的资源化利用，引发了越来越多的关注。
中国煤炭资源丰富，煤炭在我国的能源消费中保持最高比例。煤气化工艺是实现煤炭清洁高效转化的一种重要方式。通过煤气化能够获取清洁合成气，也可以间接获取更多化工原料，这一过程中实现了二氧化碳的分离，获取得到成分单一的二氧化碳气源。同时，煤炭行业也可获取得到相对富集的二氧化碳气源。
实现传统煤电、煤化工两个煤炭利用行业排放二氧化碳的合理利用，将有效减少煤炭利用产生碳排放总量的80％以上。
煤层气(煤矿瓦斯)、页岩气是新型的高效洁净能源。煤层气和页岩气开发对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义，是我国增强能源自主保障能力与调整优化能源结构的重要途径。我国煤层气、页岩气开发利用率偏低，制约其开发的一个重要因素是煤层与页岩属于致密岩层，渗透率总体偏低，加之我国地质构造条件复杂，煤层气、页岩气难以被有效产出。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种二氧化碳利用的方法及***，旨在解决现有煤电、煤化工等煤炭利用行业的高碳排放问题。
一个方面，本发明提出了一种二氧化碳利用的方法，该方法包括如下步骤：获取满足预设条件的二氧化碳；将二氧化碳注入至煤层，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中；二氧化碳对煤层中的煤层气进行驱逐，使煤层气排出煤层。
进一步地，上述二氧化碳利用的方法，预设条件为二氧化碳的温度和压力使其在煤层中为超临界状态。
进一步地，上述二氧化碳利用的方法，在将二氧化碳注入至煤层之前还包括：对煤层进行钻孔处理，钻孔包括：在竖直方向上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区。
进一步地，上述二氧化碳利用的方法，在获取满足预设条件的二氧化碳和将二氧化碳注入至煤层之间还包括：将满足预设条件的二氧化碳用于发电；将用于发电后剩余的二氧化碳注入至煤层。
进一步地，上述二氧化碳利用的方法，将满足预设条件的二氧化碳用于发电进一步包括：对工质进行升压升温，使升压升温后的工质携带二氧化碳进入透平膨胀做功推动发电机工作；对透平排出的气态介质进行热量回收、冷却和压缩，以对气态介质进行循环利用。
本发明的中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
另一方面，本发明还提出了一种二氧化碳利用的***，该***包括：二氧化碳驱气模块，二氧化碳驱气模块包括：注入***和钻孔，钻孔设置于煤层中，注入***与钻孔相连通，以向钻孔注入满足预设条件的二氧化碳，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中，从而对煤层中的煤层气体进行驱逐，使煤层气体排出煤层。
进一步地，上述二氧化碳利用的***中，钻孔在竖直方向上依次设置第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区，注入***与二氧化碳注入区相连通；第一密封区注入有具有第一预设压力的水，第二密封区内注入有第二预设压力的水，并且，第一预设压力和第二预设压力均大于二氧化碳注入区内的二氧化碳的压力。
进一步地，上述二氧化碳利用的***，还包括超临界二氧化碳发电模块，超临界二氧化碳发电模块包括：燃烧器和透平，其中，燃烧器的第一入口用于接收粗煤气、含氧气体和燃烧生成的二氧化碳，并使粗煤气燃烧，进而使燃烧生成的二氧化碳升温、升压，以得到超临界二氧化碳；透平的入口与燃烧器的出口相连通，用于接收临界二氧化碳，以驱动透平发电。
进一步地，上述二氧化碳利用的***中，超临界二氧化碳发电模块还包括：回热器，回热器的第一入口与透平的出口相连通，用于接收透平输出的由二氧化碳和水蒸气形成的混合介质，以进行余热回收；循环***，循环***的入口与回热器的第一出口相连通，用于接收回热器输出混合介质，并对回热器输出的混合介质进行除水、加压、冷却的处理，循环***的出口与回热器的第二入口相连通，回热器还用于接收循环***输出的加压冷却后的二氧化碳，并与来自透平的介质进行换热，以提高二氧化碳的温度；燃烧器的第二入口与回热器的第二出口相连通，以接收回热器输出的提高温度后的二氧化碳。
进一步地，上述二氧化碳利用的***中，超临界二氧化碳发电模块与二氧化碳驱气模块相连通，以将发电剩余的超临界二氧化碳输送至二氧化碳驱气模块。
本发明中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的二氧化碳利用的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的二氧化碳利用的方法的又一流程图；
图3为本发明实施例提供的二氧化碳利用的方法的又一流程图；
图4为本发明实施例提供的二氧化碳利用的***的流程框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
方法实施例：
参见图1，图1示出了本实施例提供的二氧化碳利用的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S110，获取满足预设条件的二氧化碳。
具体地，获取二氧化碳，该二氧化碳的纯度、温度和压力均满足预设条件，预设条件为：煤层环境可以使二氧化碳达到超临界状态。如果煤层环境可以使二氧化碳达到超临界状态，则不需对其进行预处理，否则需要根据具体煤层环境对二氧化碳进行预处理，使二氧化碳达到超临界状态。二氧化碳可以来自于煤化模块在获取化学品制备原料(合成气)时所产生的，也可以来自燃煤发电模块发电是所产生的。
步骤S120，将二氧化碳注入至煤层，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中。
具体地，将满足预设条件的二氧化碳，即超临界状态的二氧化碳注入至煤层中，二氧化碳在煤层中静置一段时间，然后在煤层中扩展并释放。
步骤S130，二氧化碳对煤层中的煤层气进行驱逐，使煤层气排出煤层。
具体地，由于二氧化碳在煤层中扩展并释放，因而可以将煤层中的煤层气驱逐出去，使煤层气通过采出管道排出，二氧化碳则留在并封存在煤层中。当二氧化碳被用于深部煤层中煤层气驱逐开采时，煤层深度大于800m的煤储层即可满足二氧化碳的超临界条件，无需在注入二氧化碳前对二氧化碳进行特殊处理。当用于较浅层煤层气的开采时，可考虑先在二氧化碳注入前将其处理(升温、加压)达到超临界状态，之后再注入既定位置。
本实施例中，一方面，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。另一方面，采用超临界状态的二氧化碳作为驱逐煤层气的气源，在注入二氧化碳驱替开采煤层气的过程中，二氧化碳与煤岩之间不仅存在吸附/解吸效应，而且存在超临界二氧化碳对煤中有机质的萃取作用。超临界流体的萃取能力随其流体密度的增加而增加，尤其是超临界状态的二氧化碳作为一种绿色有机溶剂，其临界密度为0.448g/cm3，是常用的超临界流体中萃取能力最高的，因此超临界状态的二氧化碳具有强大的有机质萃取能力。当超临界二氧化碳注入深部煤层中，用来驱替开采煤层气(例如甲烷)的动力气体时，由于其较强的有机质溶解萃取能力，因此可有效地改善煤储层孔/裂隙结构，提高煤储层渗透性，即可以作为增透剂作用于煤层。
参见图2，图2示出了本实施例提供的二氧化碳利用的方法的又一流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤S210，对煤层进行钻孔处理，钻孔包括：在竖直方向上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区。
具体地，在煤层中钻孔，孔径为50mm-100mm，钻孔轴线与水平面夹角为 -4°-4°。钻孔包括：在竖直方向上，从下至上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区，第一密封区由第一密封器构成，第一密封器内注入有具有第一预设压力的水，第二密封区由第二密封器构成，第二密封器内注入有具有第二预设压力的水，二氧化碳注入至二氧化碳注入区内，且第一预设压力和第二预设压力均大于二氧化碳注入区内的二氧化碳的压力。具体操作为：钻孔完成后，先将第二密封器放入钻孔中，第二密封器直径同钻孔孔径一致，第二密封器设有高压水注入口，向第二密封器中注入高压水，第二部密封器上部留设一定的空间，作为二氧化碳注入区，保持第二密封器内压力大于二氧化碳注入区内二氧化碳压力。二氧化碳注入区上部放入第一密封器，第一密封器直径同钻孔孔径一致，第一密封器设有高压水注入口，向第一密封器中注入高压水，保持第一密封器内压力高于二氧化碳注入区内二氧化碳压力。钻孔同煤层气采出管道交替布置，间隔为3m-5m。
步骤S220，获取满足预设条件的二氧化碳。
步骤S230，将二氧化碳注入至煤层，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中。
步骤S240，二氧化碳对煤层中的煤层气进行驱逐，使煤层气排出煤层。
需要说明的是，步骤S220、步骤S230和步骤S240的具体实施方式参见上述实施例即可，此处不再赘述。
本实施例中，二氧化碳注入区设置在第一密封器和第二密封器之间，且保持第一密封器和第二封闭器内压力高于二氧化碳注入区压力，是为了保障将二氧化碳注入区固定在指定有效位置，驱除指定区域的煤层气，防止注入的二氧化碳从钻孔上部泄露、降压，无法克服煤层气力、驱逐其中的煤层气。
参见图3，图3示出了本实施例提供的二氧化碳利用的方法的又一流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：
步骤S310，对煤层进行钻孔处理，钻孔包括：在竖直方向上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区。
步骤S320，获取满足预设条件的二氧化碳。
步骤S330，将满足预设条件的二氧化碳用于发电。
具体地，子步骤331，低温低压工质(二氧化碳)首先进入泵内，以使工质升压升温，然后再进入回热器，以吸收透平排出工质(二氧化碳)的热量，再进入燃烧器吸收热量以达到最高温度，并携带燃烧产物(二氧化碳和水)进入透平膨胀做功，以推动发电机工作。
子步骤332，透平排出的气态介质(二氧化碳和水蒸气)进入回热器释放部分热量，并经进一步冷却后，使其中的水发生冷凝并从循环回路中分离出来，介质(二氧化碳)再由压缩机压缩至临界压力以上，最后经预热器冷却后进入下一个循环过程，燃烧产生的多余二氧化碳可通过管路排出。透平入口温度为 1100℃以上，压力为20MPa以上。
步骤S340，将用于发电后剩余的二氧化碳注入至煤层。
具体地，燃烧产生的多余二氧化碳可通过管路排出后，并被注入至煤层，以对煤层中的煤层气进行驱逐。
步骤S350，将二氧化碳注入至煤层，并使二氧化碳扩展、释放至煤层中。
步骤S360，二氧化碳对煤层中的煤层气进行驱逐，使煤层气排出煤层。
需要说明的是，步骤S310、步骤S320、步骤S350和步骤S360的具体实施方式参见上述实施例即可，此处不再赘述。
本实施例中，超临界状态的气体粘性小和液体密度大的特殊物理特性，当二氧化碳的温度达到31.1℃、压力达到7.38MPa时将变为超临界状态，超临界状态的二氧化碳具有流动性好、传热效率高、可压缩比小等典型优势，适用于热力循环。二氧化碳相比其他同类型热力循环的工质具有以下特点：
1)、密度接近液体，大于气体2个数量级；传热效率高，做功能力强；
2)、黏性接近气体，较液体小2个数量级；流动性强，易于扩散，***循环损耗小；
3)、临界温度和压力较低，容易达到超临界状态，便于工程应用；
4)、较常用的惰性气体超临界流体密度大、压缩性好，***设备结构紧凑、体积小；
5)、腐蚀性小于水蒸汽；
6)、无毒、不燃、稳定，对臭氧层无破坏，廉价易得。
该方法适用于对电力有较高需求的情况，即可将现有煤化工、燃煤发电过程中得到的二氧化碳优先进行超临界二氧化碳发电利用，实现了将煤化工、燃煤发电的热量交换***与超临界二氧化碳发电技术有效结合，能够提高二氧化碳工质的整体利用效率，降低能量的消耗。
综上，本实施例中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
***实施例：
参见图4，图4示出了本实施例提供了二氧化碳利用的***的结构框图，如图4所示，该***包括：二氧化碳驱气模块，该模块包括注入***和钻孔，钻孔设置在煤层中，同时，注入***与钻孔相连通，以向钻孔中注入满足预设条件的二氧化碳，即超临界状态的二氧化碳，当然，如果煤层环境可以使二氧化碳达到超临界状态，则注入常规状态的二氧化碳即可。二氧化碳被注入至钻孔中后，扩展、释放至煤层中，进而对煤层中的煤层气进行驱逐，煤层气通过采出管道排出。
本实施例中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
钻孔包括三个区，在竖向方向上，从下至上依次为第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区，第一密封区由第一密封器构成，使用加压水泵向第一密封器内注入有具有第一预设压力的水，第二密封区由第二密封器构成，使用加压水泵向第二密封器内注入有具有第二预设压力的水。注入***与二氧化碳注入区相连通，从而将二氧化碳注入至二氧化碳注入区内，且第一预设压力和第二预设压力均大于二氧化碳注入区内的二氧化碳的压力。
注入***包括：加压升温单元，当煤层环境不能使二氧化碳达到超临界状态时，加压升温单元对二氧化碳加压升温，使二氧化碳达到超临界状态，然后再将超临界二氧化碳注入二氧化碳注入区。
该***还包括：煤化工模块、燃煤发电模块和超临界二氧化碳发电模块，超临界二氧化碳发电模块具体包括：燃烧器和透平，燃烧器的第一入口接收来自煤化工模块中冷却除尘后的粗煤气(含二氧化碳)、含氧气体和煤化工模块以及燃煤发电模块工作过程中燃烧所产生的二氧化碳，粗煤气、含氧气体在燃烧器内燃烧并产生大量的热量，二氧化碳在热量的作用下升温、升压，从而形成超临界二氧化碳。透平的入口与燃烧器的出口相连通，超临界二氧化碳作为介质进入透平内，并驱动透平发电，进而推动发电机工作。
超临界二氧化碳发电模块还包括：回热器和循环***，其中，回热器的第一入口与透平的出口相连通，透平输出的由高温二氧化碳和水蒸气形成的混合介质进入回热器回收余热。循环***的入口与回热器的第一出口相连通，回热器输出的混合介质进入循环***中，循环***对其进行除水、加压和冷却的处理，得到加压冷却后的二氧化碳。循环***的出口与回热器的第二入口相连通，冷的高压二氧化碳进入回热器，与来自透平的高温介质(二氧化碳和水蒸气) 进行间接换热，二氧化碳的温度得到提高，变为高温二氧化碳。燃烧器的第二入口与回热器的第二出口相连通，高温二氧化碳进入燃烧器。具体地，循环***包括：发电机(图4未示出)、冷却器、水分离器、压缩机、预冷器和加压泵，回热器输出的混合介质进入冷却器进一步降温，然后在水分离器中分离去除水后，二氧化碳进入压缩机加压，再进入预冷器进一步冷却，之后再经加压泵进一步加压，然后冷的高压二氧化碳进入回热器，与来自透平的高温介质进行间接换热，高压二氧化碳提高一定温度后返回燃烧器。超临界二氧化碳发电模块无法完全消化利用的二氧化碳可通过加压泵部分排出，并通过注入***注入至煤层的二氧化碳注入区中，以作为煤层气驱动气源使用。
方法实施例所提供的方法可利用该***来实施。
综上，本实施例中，二氧化碳可以是煤化工、燃煤发电等过程中所产生的，采用煤炭利用行业获得的成分相对单一的二氧化碳，将其作为煤层气的驱替气体，在煤层气被驱逐出煤层后，二氧化碳就被留在并封存在煤层中，在利用了二氧化碳获取清洁气源的同时也减少了二氧化碳的排放量，减小了对温室效应的影响。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种二氧化碳利用的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取满足预设条件的二氧化碳；
将所述二氧化碳注入至煤层，并使所述二氧化碳扩展、释放至所述煤层中；
所述二氧化碳对所述煤层中的煤层气进行驱逐，使所述煤层气排出所述煤层。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳利用的方法，其特征在于，
所述预设条件为所述二氧化碳的温度和压力使其在所述煤层中为超临界状态。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳利用的方法，其特征在于，在所述将二氧化碳注入至煤层之前还包括：
对所述煤层进行钻孔处理，所述钻孔包括：在竖直方向上依次设置的第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳利用的方法，其特征在于，在所述获取满足预设条件的二氧化碳和所述将二氧化碳注入至煤层之间还包括：
将满足预设条件的二氧化碳用于发电；
将用于发电后剩余的所述二氧化碳注入至所述煤层。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳利用的方法，其特征在于，所述将满足预设条件的二氧化碳用于发电进一步包括：
对工质进行升压升温，使升压升温后的所述工质携带所述二氧化碳进入透平膨胀做功推动发电机工作；
对透平排出的气态介质进行热量回收、冷却和压缩，以对所述气态介质进行循环利用。
6.一种二氧化碳利用的***，其特征在于，包括：
二氧化碳驱气模块，所述二氧化碳驱气模块包括：注入***和钻孔，所述钻孔设置于煤层中，所述注入***与所述钻孔相连通，以向所述钻孔注入满足预设条件的二氧化碳，并使所述二氧化碳扩展、释放至所述煤层中，从而对所述煤层中的煤层气体进行驱逐，使所述煤层气体排出所述煤层。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳利用的***，其特征在于，
所述钻孔在竖直方向上依次设置第一密封区、二氧化碳注入区和第二密封区，所述注入***与所述二氧化碳注入区相连通；
所述第一密封区注入有具有第一预设压力的水，所述第二密封区内注入有第二预设压力的水，并且，所述第一预设压力和所述第二预设压力均大于所述二氧化碳注入区内的二氧化碳的压力。
8.根据权利要求6所述的二氧化碳利用的***，其特征在于，还包括：
超临界二氧化碳发电模块，所述超临界二氧化碳发电模块包括：燃烧器和透平，其中，
所述燃烧器的第一入口用于接收粗煤气、含氧气体和燃烧生成的二氧化碳，并使粗煤气燃烧，进而使所述燃烧生成的二氧化碳升温、升压，以得到超临界二氧化碳；
所述透平的入口与所述燃烧器的出口相连通，用于接收所述临界二氧化碳，以驱动所述透平发电。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳利用的***，其特征在于，所述超临界二氧化碳发电模块还包括：
回热器，所述回热器的第一入口与所述透平的出口相连通，用于接收所述透平输出的由二氧化碳和水蒸气形成的混合介质，以进行余热回收；
循环***，所述循环***的入口与所述回热器的第一出口相连通，用于接收所述回热器输出混合介质，并对所述回热器输出的混合介质进行除水、加压、冷却的处理，所述循环***的出口与所述回热器的第二入口相连通，所述回热器还用于接收所述循环***输出的加压冷却后的二氧化碳，并与来自所述透平的介质进行换热，以提高所述二氧化碳的温度；所述燃烧器的第二入口与所述回热器的第二出口相连通，以接收所述所述回热器输出的提高温度后的二氧化碳。
10.根据权利要求8所述的二氧化碳利用的***，其特征在于，
所述超临界二氧化碳发电模块与所述二氧化碳驱气模块相连通，以将发电剩余的所述超临界二氧化碳输送至所述二氧化碳驱气模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010455978.2A CN111810259A (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 二氧化碳利用的方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010455978.2A CN111810259A (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 二氧化碳利用的方法及*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111810259A true CN111810259A (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=72848120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010455978.2A Pending CN111810259A (zh) | 2020-05-26 | 2020-05-26 | 二氧化碳利用的方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111810259A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070215350A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-09-20 | Diamond Qc Technologies Inc. | Carbon dioxide enriched flue gas injection for hydrocarbon recovery |
| US20110088896A1 (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-21 | Greatpoint Energy, Inc. | Integrated enhanced oil recovery process |
| CN103221632A (zh) * | 2010-09-21 | 2013-07-24 | 帕尔默实验室有限责任公司 | 利用二氧化碳开采地层沉积物的方法 |
| WO2014044192A1 (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种煤层气与煤共采方法 |
| CN105484705A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 彭斯干 | 无碳排放联合油气发电方法及装备 |
| CN106401749A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-02-15 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种基于igcc的近零排放燃煤发电***及方法 |
| CN106894799A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-06-27 | 华北科技学院 | 一种利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的装置及方法 |
| WO2018165747A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | 1304342 Alberta Ltd. | Coal bed methane extraction and carbon capture |
| CN109098855A (zh) * | 2018-10-30 | 2018-12-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电***及方法 |
| CN109138952A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-04 | 邓晓亮 | 一种超临界煤炭地下气化产出发电的***和方法 |
-
2020
- 2020-05-26 CN CN202010455978.2A patent/CN111810259A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070215350A1 (en) * | 2006-02-07 | 2007-09-20 | Diamond Qc Technologies Inc. | Carbon dioxide enriched flue gas injection for hydrocarbon recovery |
| US20110088896A1 (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-21 | Greatpoint Energy, Inc. | Integrated enhanced oil recovery process |
| CN103221632A (zh) * | 2010-09-21 | 2013-07-24 | 帕尔默实验室有限责任公司 | 利用二氧化碳开采地层沉积物的方法 |
| WO2014044192A1 (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | 新奥气化采煤有限公司 | 一种煤层气与煤共采方法 |
| CN105484705A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 彭斯干 | 无碳排放联合油气发电方法及装备 |
| CN106401749A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-02-15 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种基于igcc的近零排放燃煤发电***及方法 |
| WO2018165747A1 (en) * | 2017-03-16 | 2018-09-20 | 1304342 Alberta Ltd. | Coal bed methane extraction and carbon capture |
| CN106894799A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-06-27 | 华北科技学院 | 一种利用超临界二氧化碳驱替煤层瓦斯的装置及方法 |
| CN109138952A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-04 | 邓晓亮 | 一种超临界煤炭地下气化产出发电的***和方法 |
| CN109098855A (zh) * | 2018-10-30 | 2018-12-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤气化超临界二氧化碳发电***及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102587877B (zh) | 一种多元热流体驱替工艺 | |
| US20110100002A1 (en) | Process to obtain thermal and kinetic energy from a geothermal heat source using supercritical co2 | |
| EA023673B1 (ru) | Система и способ для низкоэмиссионного производства электроэнергии и извлечения углеводородов | |
| CN201031677Y (zh) | 锅炉烟道气加压吸收二氧化碳液化注井采油装置 | |
| CN104048450A (zh) | 一种吸收式热泵制冷与动力联供方法及其装置 | |
| CN213039267U (zh) | 一种煤炭地下气化与超临界二氧化碳储能混合集成*** | |
| CN113775376A (zh) | 一种富油煤原位热解及co2地质封存一体化的方法 | |
| CN102367730A (zh) | 稠油多相热力吞吐采油方法 | |
| US20130341924A1 (en) | Process for enhanced oil recovery using capture of carbon dioxide | |
| CN110159232A (zh) | 一种开采海底天然气水合物装置和方法 | |
| CN110924865B (zh) | 水平井同井循环开发利用水热型地热能的方法及*** | |
| CN114709934A (zh) | 一种常温液态压缩二氧化碳混合工质储能***及方法 | |
| CN114412419B (zh) | 一种叠置煤层气藏高效闭环抽采的方法 | |
| WO2013112191A2 (en) | System and method for producing carbon dioxide for use in hydrocarbon recovery | |
| CN114046172B (zh) | 基于二氧化碳工艺和模块化设计的煤火治理利用***及方法 | |
| CN104785073A (zh) | 一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存*** | |
| CN114673571A (zh) | 碳捕集利用与封存和超临界二氧化碳储能技术的耦合*** | |
| CN111810259A (zh) | 二氧化碳利用的方法及*** | |
| CN102895843A (zh) | 一种采用超高温热泵回收利用mdea脱碳工艺余热的*** | |
| CN111486067A (zh) | 基于sCO2布雷顿循环的地热-太阳能发电*** | |
| CN110792395B (zh) | 一种可用于钻井的超临界二氧化碳***及其控制方法 | |
| CN215057763U (zh) | 一种燃气轮机撬装式油气生产*** | |
| CN114629169A (zh) | 一种废弃地下空间压缩空气储能***及方法 | |
| CN100580217C (zh) | 锅炉烟道气回收净化注井采油装置 | |
| CN107542442A (zh) | 一种高效节能低污染强力火驱采油*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201023 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |