深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气技术的制作方法
【专利摘要】本发明涉及在深层地下煤炭燃烧气化过程中，利用煤矸石的长时间燃烧直接喷蒸汽高效制氢气技术。该技术充分利用地下埋藏深、封闭严的天然有利条件，使煤矸石在煤炭地下燃烧气化高温过程中与煤炭同时燃烧。将水蒸气直接喷入燃烧的煤矸石上，利用煤矸石燃烧产生的高温热能量使水蒸气高温裂解产生氢气和氧气。裂解所产生的氧气可以继续支持煤矸石燃烧，产生的氢气进行回收利用可产生巨大附加价值。利用本发明技术，每吨煤矸石燃烧可产生1000立方米以上的氢气，经济价值巨大。
【专利说明】深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及在深层地下煤炭燃烧气化过程中，利用煤矸石的长时间燃烧直接喷蒸汽高效制氢气技术。
【背景技术】
[0002]煤矸石是在煤炭掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥质和砂质页岩的混合物，具有一定发热值。含碳20%~30%有些含腐殖酸。中国已积存煤矸石约1000兆吨，并且每年仍继续排放约100兆吨，不仅大量浪费土地，而且还能发生自燃，污染空气或引起火灾，会给环境带来严重污染。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土、耐火砖等建筑材料，还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料。
[0003]埋藏在600-3000米的煤炭中夹有大量的煤矸石，如果通过人工开采不仅给环境带来极大的灾难，但由于煤矸石是可燃烧的化石，含有较高的热值，通过煤炭地下燃烧气化过程中煤炭的燃烧高温过程，使煤矸石同时燃烧。相比煤炭的燃烧时间，煤矸石的燃烧时间可延长3-5倍，为此在煤炭地下燃烧气化过程中，煤炭燃烧完后煤矸石还要持续燃烧3-5小时，燃烧温度高于600摄氏度。本发明目的是利用煤矸石余热燃烧直喷蒸汽产生碳氢化合反应制取氢气技术。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气技术，该技术充分利用地下埋藏深、封闭严的天然有利条件，使煤矸石在煤炭地下燃烧气化高温过程中与煤炭同时燃烧。将水蒸气直接喷入燃烧的煤矸石上，利用煤矸石燃烧产生的高温热能量使水蒸气高温裂解产生氢气和氧气。裂解所产生的氧气可以继续支持煤矸石燃烧，产生的氢气进行回收利用可产生巨大附加价值。利用本发明技术，每吨煤矸石燃烧可产生1000立方米以上的氢气，经济价值巨大。
[0005]本发明具体提供的一种深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气技术，具体包括以下步骤:
[0006]1、在煤层上方打一口直井，在远端打一口水平井，水平井是在煤层内部穿过，利用煤炭地下燃烧气化技术将煤层点燃并进行煤炭地下燃烧气化，在燃烧气化过程中，水平井连续管随着燃烧过程逐步后撤；
[0007]2、经过燃烧气化过程，煤炭燃烧完后出现空间，此时，空间内掉落的煤矸石仍然在持续燃烧，燃烧温度高于600摄氏度，通过连续管伸缩注气技术，将煤炭地下燃烧气化时已经后撤的注气井伸缩连续管重新伸入到燃烧腔内，并通过设置在连续管上的网孔向燃烧的煤矸石喷入适量的高温高压蒸汽；
[0008]3、高温高压水蒸气遇到燃烧的煤矸石时会吸收煤矸石燃烧的热量，发生裂解反应，水蒸气在燃烧腔内分解成具有高效高价值的氢气和提供继续燃烧的氧气。所产生的氢气再通过煤炭地下燃烧气化过程中的气体流动输送到采气井采出。
[0009]反应方程式为2H20 = 2 H2+02，
[0010]H20+C = C0+H2,
[0011]h2o+co = h2+co2
[0012]通过本发明，可在煤有效气体产出的基础上可增加30%以上的氢气能量，大幅提高氢气在煤炭地下气化产生 的混合气体的比重，实现生产的混合气体高效高价值。从根本上杜绝了煤矸石随煤炭采出后带米的能源浪费、占用土地、安全隐患、污染等问题，并可利用煤矸石燃烧的热能制取清洁高效氢气能源，是一项安全环保、无污染制取清洁能源的创新新颖技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气技术示意图。
【具体实施方式】
[0014]利用直井水平井技术，在煤层中进行煤炭地下燃烧，通过控制煤炭的燃烧速度和程度，实现煤炭地下燃烧气化。
[0015]煤炭在地下燃烧的过程中，同时将煤炭中夹杂的大量煤矸石同时燃烧，由于煤矸石燃烧过程缓慢，燃烧时间是煤炭燃烧的3-5倍，所以当煤炭燃烧完后，在燃烧形成的燃烧腔空间内还有大量煤矸石在持续燃烧，燃烧温度高于600摄氏度。
[0016]首先在煤层上方打一口直井，在远端打一口水平井，水平井是在煤层内部穿过，利用煤炭地下燃烧气化技术将煤层点燃并进行煤炭地下燃烧气化，在燃烧气化过程中，水平井连续管随着燃烧过程逐步后撤。燃烧气化过程中会出现燃烧后的空间，此时，空间内的煤矸石仍然在持续燃烧，通过连续管伸缩注气技术，将煤炭地下燃烧气化时使用的注气井伸缩连续管深入到燃烧腔内，并通过设置在连续管上的网孔向燃烧的煤矸石喷入适量的高温高压蒸汽。当高温高压水蒸气遇到燃烧的煤矸石时会吸收煤矸石燃烧的热量，发生裂解反应，水蒸气在燃烧腔内分解成具有高效高价值的氢气和提供继续燃烧的氧气，所产生的氢气再通过煤炭地下气化过程中输送到采气井，达到采气压力采出。
【权利要求】
1.一种深层地下煤炭中煤矸石燃烧直喷蒸汽制氢气的方法，其特征在包括如下步骤: 1、在煤层上方打一口直井，在远端打一口水平井，水平井是在煤层内部穿过，利用煤炭地下燃烧气化技术将煤层点燃并进行煤炭地下燃烧气化，在燃烧气化过程中，水平井连续管随着燃烧过程逐步后撤；
2、经过燃烧气化过程，煤炭燃烧完后出现空间，此时，空间内掉落的煤矸石仍然在持续燃烧，燃烧温度高于600摄氏度，通过连续管伸缩注气技术，将煤炭地下燃烧气化时已经后撤的注气井伸缩连续管重新伸入到燃烧腔内，并通过设置在连续管上的网孔向燃烧的煤矸石喷入适量的高温高压蒸汽；
3、高温高压水蒸气遇到燃烧的煤矸石时会吸收煤矸石燃烧的热量，发生裂解反应，水蒸气在燃烧腔内分解成具有高效高价值的氢气和提供继续燃烧的氧气。所产生的氢气再通过煤炭地下燃烧气化过程中的气体流动输送到采气井采出。
【文档编号】C01B3/06GK103588168SQ201310533873
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】邓晓亮, 计炜 申请人:邓晓亮