发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种富油煤原位热解和余热回收利用系统及方法，以解决富油煤原位热解后矿床中的余热浪费和环境热污染问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种富油煤原位热解和余热回收利用系统，包括冷却器、第一压缩机、四通换向阀、加热器、第一油分离器、注入井、生产井、第二油分离器和吸收式制冷机组，所述冷却器的一端用于输入气体工质，所述冷却器的另一端与所述第一压缩机的输入端连接，所述第一压缩机的输出端与所述四通换向阀的输入端连接，所述四通换向阀的第一输出端与所述加热器的一端连接，所述加热器的另一端与所述第一油分离器的一端连接，所述第一油分离器的另一端与所述注入井连接，所述注入井与所述生产井通过煤层裂缝连通，所述生产井与所述第二油分离器的一端连接，所述第二油分离器的另一端与所述四通换向阀的第二输出端连接，所述吸收式制冷机组的一端与所述四通换向阀的第三输出端连接，所述吸收式制冷机组的另一端与所述第一压缩机的输入端连接；所述冷却器的冷却介质输出端与所述吸收式制冷机组的冷却介质输入端连接，所述吸收式制冷机组的冷却介质输出端与所述冷却器的冷却介质输入端连接。

进一步地，所述气体工质为空气；

还包括空气分离器和第一换热器，所述空气分离器用于将空气中的氧气和氮气分离，所述冷却器的另一端与所述空气分离器的输入端连接，所述空气分离器的氮气输出端与所述第一换热器的一端连接，所述第一换热器的另一端与所述第一压缩机的输入端连接。

进一步地，还包括第二换热器和氧气收集装置，所述空气分离器的氧气输出端与所述第二换热器的一端连接，所述第二换热器的另一端与所述氧气收集装置连接。

进一步地，所述注入井和生产井，所述热解区域周围设置有用于形成冷冻墙的管网，所述第一换热器的冷却介质输出端和所述第二换热器的冷却介质输出端分别与所述管网的一端连接，所述管网的另一端分别与所述第一换热器的冷却介质输入端和所述第二换热器的冷却介质输入端连接。

进一步地，还包括储气罐，所述第一压缩机的输出端与所述储气罐的输入端连接，所述储气罐的输出端与所述四通换向阀的输入端连接。

进一步地，还包括第二压缩机，所述第二压缩机的输入端用于输入气体工质，所述第二压缩机的输出端与所述冷却器的一端连接。

进一步地，所述吸收式制冷机组采用溴化锂吸收式制冷机组。

进一步地，所述加热器在加热时的设定温度为500℃～650℃；所述第一压缩机在加压时的设定压力为2Mpa～20Mpa。

一种富油煤原位热解和余热回收利用方法，应用所述的系统，包括：

向所述冷却器的冷却介质输入端通入冷却介质，将气体工质输入所述冷却器，经过所述冷却器冷却后的气体工质通过所述第一压缩机压入所述四通换向阀，控制所述四通换向阀的第二输出端和第三输出端连通，气体工质从所述四通换向阀的第一输出端输出后进入所述加热器，经过所述加热器加热后的气体工质经过所述第一油分离器后进入所述注入井，并经过所述煤层裂缝对富油煤层进行加热，加热后气体工质携带热解后的产物油进入所述生产井，所述生产井收集产物油后，加热后的气体工质进入所述第二油分离器，所述第二油分离器对加热后的气体工质进行油气分离后，加热后的气体工质进入所述吸收式制冷机组作为热源驱动所述吸收式制冷机组，并输入所述第一压缩机，同时从所述冷却器的冷却介质输出端输出的携带热量的冷却介质从所述吸收式制冷机组的冷却介质输入端进入，并从所述吸收式制冷机组的冷却介质输出端向所述冷却器的冷却介质输入端输入制冷后的冷却介质，气体工质不断循环完成富油煤原位热解；

当富油煤原位热解结束后，关闭所述加热器，控制所述四通换向阀的第一输出端和第三输出端连通，从所述第一压缩机输出的气体工质从所述四通换向阀的第二输出端输出后经过所述第二油分离器进入所述生产井，并通过所述生产井进入所述煤层裂缝，与原位热解后的所述富油煤层进行热量交换，换热后的气体工质携带残余产物油经过所述注入井进入所述第一油分离器，所述第一油分离器对携带残余产物油的气体工质进行油气分离后，分离油后的气体工质经过所述加热器和所述四通换向阀后，携带余热的气体工质进入所述吸收式制冷机组作为热源驱动所述吸收式制冷机组，后进入所述第一压缩机，完成富油煤原位热解后的余热回收利用循环。

进一步地，向所述第一换热器的冷却介质输入端和所述第二换热器冷却介质输入端通入冷却介质，所述空气分离器将空气分离成氮气和氧气后，氮气和氧气分别经过所述第一换热器和所述第二换热器进行换热，获得冷量的冷却介质通过所述第一换热器的冷却介质输出端和所述第二换热器的冷却介质输出端输入所述管网的一端，对富油煤层进行冷却，从而形成所述冷冻墙，后进入所述第一换热器的冷却介质输入端和所述第二换热器冷却介质输入端。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种富油煤原位热解和余热回收利用系统，在使用时，向冷却器的冷却介质输入端通入冷却介质，将气体工质输入冷却器，经过冷却器冷却后的气体工质通过第一压缩机压入四通换向阀，控制四通换向阀的第二输出端和第三输出端连通，气体工质从四通换向阀的第一输出端输出后进入加热器，经过加热器加热后的气体工质经过第一油分离器后进入注入井，并经过煤层裂缝对富油煤层进行加热，加热后气体工质携带热解后的产物油进入生产井，生产井收集产物油后，加热后的气体工质进入第二油分离器，第二油分离器对加热后的气体工质进行油气分离后，加热后的气体工质进入吸收式制冷机组作为热源驱动吸收式制冷机组，并输入第一压缩机，同时从冷却器的冷却介质输出端输出的携带热量的冷却介质从吸收式制冷机组的冷却介质输入端进入，并从吸收式制冷机组的冷却介质输出端向冷却器的冷却介质输入端输入制冷后的冷却介质，气体工质不断循环完成富油煤原位热解；当富油煤原位热解结束后，关闭加热器，控制四通换向阀的第一输出端和第三输出端连通，从第一压缩机输出的气体工质从四通换向阀的第二输出端输出后经过第二油分离器进入生产井，并通过生产井进入煤层裂缝，与原位热解后的富油煤层进行热量交换，换热后的气体工质携带残余产物油经过注入井进入第一油分离器，第一油分离器对携带残余产物油的气体工质进行油气分离后，分离油后的气体工质经过加热器、四通换向阀后，携带余热的气体工质进入吸收式制冷机组作为热源驱动吸收式制冷机组，后进入第一压缩机，完成富油煤原位热解后的余热回收利用循环。可见，本发明利用冷流体在煤层裂缝流道内通过对流传热的方式来和经过原位热解后的煤层进行换热，从而对余热进行回收利用，并经过一定的余热回收周期后将装置放置到下一个生产井和注入井继续回收余热。该方法能回收煤层经过原位热解后的大部分热量，节约能源，提高能量的利用效率，且不污染环境。

进一步地，携带余热的气体工质作为热源驱动溴化锂吸收式制冷机组，冷却介质经过溴化锂吸收式制冷机组获得冷量后进入冷却器，对进入空气分离器前的空气进行预冷，预冷后经管道送回至溴化锂吸收式制冷机组，完成空气预冷循环。整个系统实现了能量的梯级利用，能源利用效率高，对环境污染小。

进一步地，还包括第二换热器和氧气收集装置，空气分离器的氧气输出端与第二换热器的一端连接，第二换热器的另一端与氧气收集装置连接，氧气收集后可用于其他用途。

进一步地，获得冷量后的冷却介质进入热解区域周围的管道，与煤层换热，形成冷冻墙，从而达到阻止地下水渗入热解区域及油气外渗的目的，换热后的冷却介质再通过管道返回到第一换热器和第二换热器，完成冷冻墙的制冷循环。

进一步地，还包括储气罐，第一压缩机的输出端与储气罐的输入端连接，储气罐的输出端与四通换向阀的输入端连接，便于对气体工质进行存储利用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。