[实用新型]含低浓度甲烷气的分离吸附装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对低浓度(0.1％-0.7％)甲烷(CH₄)的收集装置，特别是一种结构设计合理，体积小的含低浓度甲烷气的分离吸附装置。主要适用于对含低浓度甲烷气的矿井乏风中的甲烷的收集，也可用于对其它含低浓度甲烷气中的甲烷的提纯。

背景技术

随着能源需求的不断增长，发展分布式能源成为节约能源、解决当前能源危机的主要途径之一，而丰富、廉价、大量存在的乏风资源就是可靠的气源保证。矿井乏风系指甲烷浓度低于0.75％的煤矿通风瓦斯，瓦斯抽排系统将这部分甲烷随回风巷直接排放到大气中。由于乏风中甲烷含量极低，如果利用现有技术进行分离提纯，耗能要远远超过获取甲烷的能量，很不经济。现有煤矿开采中这种浓度的甲烷未经处理不能直接燃烧，无法利用和获取收益，因长期以来只能空排，用于通风的耗电量大，故造成了巨大的能源浪费和环境污染。而影响含低浓度甲烷气的乏风排放，又是某些煤矿通风不足，造成矿井瓦斯超限的原因之一。因此，实现对含低浓度甲烷气的乏风处理，达到清洁排放和富集甲烷的能量利用的目的，将造福人类、造福后代。

目前，用于浓缩含低浓度煤矿抽采煤层气(甲烷浓度20-35％)主要采用内置分子筛吸附剂的分离吸附容器的变压吸附方法或膜分离的方法。其中变压吸附方法具有能耗低、吸附剂成本较低、初期投资少、运转周期短、气体处理量大等优点，所以利用变压吸附方法浓缩低浓度煤矿抽采煤层气(浓度20-35％)的技术相对成熟。国内、外已先后开发并建立了此类大型浓缩甲烷装置，为城市供气，但他们都是局限于对成品气进行提纯，不适于对含低浓度(0.1％-0.7％)甲烷气提浓。膜分离方法的成本与变压吸附方法相当，但二者成本的构成有所不同。在膜分离方法的成本中主要是投资成本比较大，而运行成本比例较小。因此，开发适应对含低浓度甲烷气提浓，特别是对乏风的处理装置已成为当前科技人员的重要研究课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含低浓度甲烷气的分离吸附装置，它解决了现有矿井乏风直接排放到大气中存在的浪费能源和污染环境等问题，其结构设计合理，体积小、减少了投资成本，可以有效利用煤矿乏风中的甲烷来提供大量清洁能源，促进煤矿通风的积极性，推进煤矿安全生产。

本实用新型所采用的技术方案是：该含低浓度甲烷气的分离吸附装置包括内置分子筛吸附剂的分离吸附容器组、分离甲烷输送泵及其甲烷分离吸附控制装置，其技术要点是：带有温度传感器和湿度传感器的乏风干燥预处理装置，利用设置有压力传感器的乏风压力平衡装置，连接带有压力传感器和连续压力测试表的分离吸附容器组，所述分离吸附容器组中至少有两个分离吸附容器，所述分离吸附容器之间利用连接电磁阀接通，所述分离吸附容器顶部排风口通过排空口电磁阀与大气接通，所述分离吸附容器底部进风口通过进风口电磁阀与所述乏风压力平衡装置连接，底部出风口通过出风口电磁阀与所述分离甲烷输送泵连接，所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器、连续压力测试表、进、出风口电磁阀、排空口电磁阀和连接电磁阀的控制均通过所述的甲烷分离吸附控制装置进行智能自动化控制。

上述甲烷分离吸附控制装置包括采用以PLC控制单元为核心，分别与配电单元及其连接的分离吸附控制单元，与以太网络交换单元及其连接的监控单元，与干燥预处理数据传感监测单元和排风数据传感监测单元，与吸附数据传感监测单元组成控制回路，通过专用的通信协议进行通讯，将所述控制回路内相关控制点分布的所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器、连续压力测试表、进、出风口电磁阀、排空口电磁阀和连接电磁阀的运行数据和状态信号传送到所述的PLC控制单元内，所述PLC控制单元按照预定的程序及工艺过程进行计算及判断，从而执行相应的动作和流程，并判断所述运行数据和状态信号是否正常，采取相应的工艺措施，同时人机界面系统能够直观方便的对系统的所述控制单元的相应传感元件、测试表、电磁阀的控制显示和实现无人值守的自动运行、转换。