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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种利用煤层吸附提浓烟气内CO2的煤与瓦斯零碳共采方法，利用高温高压热烟气长期循环注入，改性煤层结构提高其渗透率，并诱导驱替煤层瓦斯解吸运移，提高瓦斯抽采效率，同时煤层持续吸附烟气中CO2使得煤层CO2含量持续升高，实现强化瓦斯抽采及捕集CO2的双重作用；在煤层开采前抽采已改性的高渗储层内的CO2，获得高浓度CO2的同时显著降低煤层突出危险性，保障煤炭安全高效开采。本发明提出了在煤炭开采的规划期、准备期和生产期的全周期煤与瓦斯零碳共采新模式，在实现煤层安全开采、瓦斯资源高效开发的同时低成本提浓回收利用了烟气中的低浓度CO2，显著降低了瓦斯电厂烟气的碳排放，有助于实现煤炭和瓦斯资源的零碳开发，推动绿色矿山建设。

主权项：1.一种利用煤层吸附提浓烟气内CO2的煤与瓦斯零碳共采方法，其特征在于，具体步骤为：A、施工煤层钻井：先确定待开采煤层，并从地面分别向煤层施工注热烟气钻井和煤层气抽采钻井，然后在注热烟气钻井内布设烟气输送管道，在煤层气抽采钻井内布设煤层气抽采管道；B、布设瓦斯抽采系统及热烟气注入系统：在煤层开采的规划期，在地面布设烟气增压装置、第一地面抽采装置和瓦斯浓度自适应调配装置，第一地面抽采装置与煤层气抽采管道连接，用于通过煤层气抽采管道对煤层抽采瓦斯气体，并传递给瓦斯浓度自适应调配装置，浓度小于30％的瓦斯经处理后输送至瓦斯电厂发电利用，浓度大于30％的瓦斯一部分经处理后输送至瓦斯电厂和低浓度瓦斯混合调配后发电利用，另一部分经处理后直接进行燃烧利用；瓦斯电厂利用输送来的瓦斯进行发电，并将产生的高温热烟气输送至烟气增压装置；烟气增压装置对高温热烟气进行增压后形成高温高压热烟气并通过烟气输送管道注入煤层内部，完成瓦斯抽采系统及热烟气注入系统布设工作；C、热烟气增透及驱替瓦斯抽采：启动第一地面抽采装置通过煤层气抽采钻井对煤层进行瓦斯抽采，然后抽采出的瓦斯气体，依次经过瓦斯浓度自适应调配装置和瓦斯电厂产生高温热烟气，高温热烟气经过烟气增压装置增压后通过注热烟气钻井注入煤层内，由于煤层对热烟气中的CO2吸附性大于瓦斯的吸附性，使得煤层吸附CO2会对瓦斯产生驱替作用，并在气热协同驱动下解吸的瓦斯和剩余烟气在待开采煤层内运移；同时煤层受高压气体及高温作用，使得其内部裂隙持续扩展，起到增透作用；第一地面抽采装置持续进行抽采，将剩余烟气和解吸后的瓦斯混合气体抽出，并经过瓦斯提纯存储装置提取其中的瓦斯气体输送至瓦斯电厂，剩余烟气与瓦斯电厂产生的热烟气混合后经过烟气增压装置增压后继续注入煤层内，如此持续，实现煤层吸附热烟气中CO2驱替瓦斯高效抽采的过程；D、煤层吸附提浓CO2：当第一地面抽采装置中抽采出来的CO2浓度达到注入热烟气中CO2浓度的50％以上时，说明热烟气对待开采煤层的孔隙连通性改造已达到较高水平，且煤层内CO2浓度及压力较高，待开采煤层转变为注气改造煤层，此时停止第一地面抽采装置的瓦斯抽采作业，并封堵煤层气抽采钻井，同时，暂停烟气增压装置的热烟气注入过程，并检测注气改造煤层中的CO2浓度和压力，当注气改造煤层中CO2浓度或压力出现5％以上明显降低时，则继续向注气改造煤层中注入一定量的热烟气，并重复检测步骤，以此循环，并持续一段时间，直至CO2浓度升高至稳定高值后，停止注气，最终实现利用注气改造煤层吸附富集烟气中CO2的作用；E、注气改造煤层抽采高浓度CO2：在煤层开采的准备期，将煤层气抽采钻井打开，使第一地面抽采装置与煤层气抽采管道重新连通，同时在地面上布设第二地面抽采装置和CO2分离提纯装置，第二地面抽采装置与烟气输送管道连通；在井下巷道内向注气改造煤层施工多个井下CO2抽采钻孔，并将各个井下CO2抽采钻孔均与巷道内的井下CO2抽采设备连通；开始进行CO2抽采时，第一地面抽采装置和第二地面抽采装置分别通过煤层气抽采管道和烟气输送管道对注气改造煤层内部的气体进行抽采并输送至CO2分离提纯装置，同时井下CO2抽采设备通过各个井下CO2抽采钻孔对注气改造煤层内部的气体进行抽采，当CO2浓度大于50％时，将抽采气体输送至CO2分离提纯装置，CO2分离提纯装置将气体中的CO2气体分离提纯，从而获得高浓度CO2气体进行工业利用，而被分离出的瓦斯气体输送至瓦斯电厂进行发电利用；当抽采气体的CO2浓度小于50％时，将该气体重新输入至烟气增压装置经过增压后注入到其他待开采煤层中，用于后续煤层的开发；F、煤层安全开采：在煤层开采的生产期，在注气改造煤层进行煤炭开采前，先进行CO2和瓦斯抽采达标评判，并进行消突效果检验，直至达标后方可停止步骤E的抽采过程，此时进行煤层安全开采作业。

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百度查询： 中国矿业大学 利用煤层吸附提浓烟气内CO₂的煤与瓦斯零碳共采方法