本發(fā)明屬于富油煤原位熱解，具體涉及一種金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在構(gòu)建新型能源體系與推動煤炭資源清潔高效利用的戰(zhàn)略背景下，富油煤作為一種富含揮發(fā)分（通常＞35%）和高附加值焦油組分的特殊煤炭資源，其原位熱解轉(zhuǎn)化技術(shù)被視為實(shí)現(xiàn)油氣替代與煤炭分級分質(zhì)利用的關(guān)鍵路徑。然而，該技術(shù)面臨的核心瓶頸在于：傳統(tǒng)熱解方式（如地下導(dǎo)控加熱）需持續(xù)輸入大量高溫?zé)崮埽?00-800℃），依賴外部電力或燃燒供熱導(dǎo)致系統(tǒng)能耗高、經(jīng)濟(jì)性差且碳排放強(qiáng)度大；同時(shí)，熱解產(chǎn)物中焦油易在低溫區(qū)冷凝堵塞通道，影響傳熱效率與產(chǎn)物輸運(yùn)，制約了規(guī)模化應(yīng)用。另一方面，以金屬鎂（mg）為媒介的化學(xué)燃料儲能技術(shù)憑借其極高的體積/質(zhì)量儲氫密度（是高壓氣氫的10倍以上）、常溫常壓安全儲運(yùn)特性及可循環(huán)性（mg??mgo），在可再生能源長時(shí)儲能與離網(wǎng)供能領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。但其大規(guī)模應(yīng)用受限于金屬鎂再生環(huán)節(jié)的極高能耗需求（電解法或碳熱還原法需＞3000℃高溫），導(dǎo)致循環(huán)效率偏低（通常＜50%）和成本高昂。

2、因此，亟需一種金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)和方法，以顯著降低富油煤熱解的外源能耗與碳足跡，同步提升了焦油產(chǎn)率和品質(zhì)（高溫快速熱解抑制二次裂解），更大幅削減金屬鎂再生的成本與能耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的高值化利用（獲取油氣產(chǎn)品）與零碳儲能載體的規(guī)?；苽洌瑥亩鵀楦挥兔嘿Y源富集區(qū)提供一條兼具能源供給安全、資源梯級利用與深度減排的顛覆性技術(shù)路徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)和方法的新技術(shù)方案。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，包括：

3、mgo電解裝置、鎂粉貯存器和o2貯存罐，所述mgo電解裝置的第一輸出端與所述鎂粉貯存器連接，第二輸出端與所述o2貯存罐連接；

4、第一混合器和燃?xì)馊紵鳎琽2貯存罐的輸出端與所述第一混合器連接，o2和空氣在所述第一混合器內(nèi)混合并獲得富氧氣體可送入燃?xì)馊紵鳎?/p>

5、mg-h2o發(fā)生器和h2貯存罐，所述mg-h2o發(fā)生器的第一輸入端與所述鎂粉貯存器的輸出端連接，所述mg-h2o發(fā)生器的輸出端與所述h2貯存罐連接，mg和h2o在所述mg-h2o發(fā)生器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成h2并貯存于所述h2貯存罐可送入燃?xì)馊紵鳎?/p>

6、注汽鍋爐裝置和注入井，所述注汽鍋爐裝置的輸入端與所述燃?xì)馊紵鬟B接，所述注汽鍋爐裝置的第一輸出端與所述注入井連接，所述注汽鍋爐裝置內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽部分作為原位熱解蒸汽通過所述注入井注入富油煤礦區(qū)中；

7、抽采井、油氣分離器、焦油貯存罐和可燃?xì)赓A存罐，所述油氣分離器的輸入端與所述抽采井連接；所述油氣分離器的第一輸出端與所述焦油貯存罐連接，第二輸出端與所述可燃?xì)赓A存罐連接；所述可燃?xì)赓A存罐的輸出端與所述燃?xì)馊紵鬟B接。

8、可選地，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，還包括h2-h2o分離器；

9、所述h2-h2o分離器的輸入端與所述mg-h2o發(fā)生器的輸出端連接，所述h2-h2o分離器的輸出端與h2貯存罐連接。

10、可選地，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，還包括第一冷凝器；

11、所述第一冷凝器的輸入端與所述mgo電解裝置連接，輸出端與o2貯存罐連接，所述第一冷凝器用于對o2進(jìn)行冷凝。

12、可選地，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，還包括鎂顆粒貯存器和鎂粉貯存器；

13、所述鎂顆粒貯存器的輸入端與所述mgo電解裝置的第一輸出端連接，所述鎂顆粒貯存器的輸出端與所述鎂粉貯存器的輸入端連接，所述鎂粉貯存器的輸出端與所述mg-h2o發(fā)生器的輸入端連接。

14、可選地，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，還包括第二冷凝器；

15、所述第二冷凝器的輸入端與油氣分離器的第二輸出端連接，?所述第二冷凝器的第一輸出端與所述可燃?xì)赓A存罐連接。

16、可選地，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，還包括第二混合器；

17、所述第二混合器的第一輸入端與所述注汽鍋爐裝置的第二輸出端連接，所述第二混合器的第二輸入端與所述第二冷凝器的第二輸出端連接；所述第二混合器的輸出端與所述mg-h2o發(fā)生器的第二輸入端連接；

18、所述注汽鍋爐裝置內(nèi)產(chǎn)生的另一部分蒸汽與第二冷凝器產(chǎn)生的水在第二混合器內(nèi)混合后作為mg-h2o發(fā)生器的原料。

19、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的方法，用于如第一方面所述的金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)，包括如下步驟：

20、mgo電解裝置中進(jìn)行電解氧化鎂反應(yīng)，以獲取mg顆粒和氧氣；其中，mg顆粒經(jīng)過處理形成鎂粉儲存于鎂粉貯存器內(nèi)，氧氣儲存于o2貯存罐；

21、o2貯存罐中的o2和空氣在第一混合器內(nèi)進(jìn)行混合得到富氧氣體并送入燃?xì)馊紵鬟M(jìn)行燃燒，以作為注汽鍋爐裝置的燃料；

22、鎂粉貯存器中的鎂粉與水蒸氣在mg-h2o發(fā)生器發(fā)生鎂水反應(yīng)，得到的氣體混合物經(jīng)過h2-h2o分離器的分離并獲取h2，所得h2貯存于h2貯存罐中并可作為注汽鍋爐裝置的燃料；

23、注汽鍋爐裝置中燃燒獲得的蒸汽，一部分作為原位熱解蒸汽通過注入井送入富油煤礦區(qū)中進(jìn)行原位熱解；

24、抽采井收集的油氣混合物經(jīng)過油氣分離器進(jìn)行分離得到焦油和氣體產(chǎn)物，焦油貯存于焦油貯存罐中，氣體產(chǎn)物中的可燃?xì)怏w收集于可燃?xì)赓A存罐并作為燃料。

25、可選地，氣體產(chǎn)物在第二冷凝器中冷凝得到水分和可燃?xì)怏w，水分收集于第二混合器內(nèi)。

26、可選地，注汽鍋爐裝置內(nèi)產(chǎn)生的另一部分蒸汽與第二混合器內(nèi)的水分混合后作為mg-h2o發(fā)生器的原料。

27、可選地，mgo電解裝置的電能來源于新能源發(fā)電的冗余電量。

28、本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)效果在于：

29、在本技術(shù)實(shí)施例中，利用注汽鍋爐裝置產(chǎn)生的高參數(shù)過熱蒸汽進(jìn)行富油煤原位熱解，不僅可以獲得充足的油氣資源，還可減少生產(chǎn)過程中的污染物排放和碳排放。

30、而且，當(dāng)注汽鍋爐裝置的燃料不足時(shí)，可以利用鎂水反應(yīng)制備h2作為注汽鍋爐裝置的補(bǔ)充燃料，并且燃燒之后不產(chǎn)生碳排放。

31、另外，利用電解氧化鎂產(chǎn)生的氧氣在注汽鍋爐裝置中進(jìn)行富氧燃燒，不僅可以減小注汽鍋爐裝置的占地面積和重量，還可以強(qiáng)化燃燒過程，提高注汽鍋爐裝置的效率。

32、因此，該金屬鎂燃料儲能耦合富油煤原位熱解的系統(tǒng)和方法可以顯著降低富油煤熱解的外源能耗與碳足跡，同步提升了焦油產(chǎn)率和品質(zhì)（高溫快速熱解抑制二次裂解），更大幅削減金屬鎂再生的成本與能耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤炭資源的高值化利用（獲取油氣產(chǎn)品）與零碳儲能載體的規(guī)模化制備，從而為富油煤資源富集區(qū)提供一條兼具能源供給安全、資源梯級利用與深度減排的顛覆性技術(shù)路徑。