[发明专利]利用自然冷源对瓦斯进行深度冷凝的除尘、脱水工艺有效

专利信息
申请号: 201010214076.6 申请日: 2010-06-22
公开(公告)号: CN102296979A 公开(公告)日: 2011-12-28
发明(设计)人: 刘加勇 申请(专利权)人: 武汉高科佳诚动力科技有限公司
主分类号: E21F5/04 分类号: E21F5/04;B01D50/00;B01D5/00;E21F7/00
代理公司: 武汉楚天专利事务所 42113 代理人: 雷速
地址: 430060 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 利用 自然 瓦斯 进行 深度 冷凝 除尘 脱水 工艺
【说明书】:

技术领域

发明涉及煤矿瓦斯处理系统,具体说是一种利用自然冷源对瓦斯进行深度冷凝的除尘、脱水工艺。

背景技术

由于高瓦斯矿井越来越多,大部分矿井均建立了地面永久瓦斯抽采系统,纯瓦斯量均达100Nm3/min以上,大部分矿井抽出来的瓦斯均用于瓦斯发电。由于从抽放站出来的瓦斯压力较低、温度较高、相对湿度较大,并且含有较大灰尘颗粒物,不符合瓦斯管道输送及燃气发动机对瓦斯的要求。所以,瓦斯输送管道前端及进入燃气发动机前必须设置除尘、脱水装置,通过预处理系统的过滤、降温、脱水、增压,达到燃气发动机对瓦斯气的要求后,才能进入瓦斯管道输送及利用燃气发动机燃烧做功。通过对瓦斯进行脱水处理可以解决瓦斯输送管道存在的冷凝水冬季结冰和管道锈蚀严重等问题,减少瓦斯输送管道的维护工作量,有效延长管道的使用寿命,从而大大降低瓦斯输送管道的维护和使用成本,同时可以减少由于管道生锈产生的灰尘对瓦斯发电机组的侵害,保障瓦斯电站的正常运行。

瓦斯除尘、脱水装置是用于煤矿瓦斯发电及管道输送工程中重要的辅助机械设备。瓦斯发电机组对燃料品质有很严格的要求,而矿井瓦斯具有波动性大、高湿、高温、高粉尘等特点。因此,瓦斯发及管道输送电工程需要设置专业的设备系统对瓦斯进行预先除尘、脱水处理。

现有的处理工艺一般是采用:

1、低温及吸附双重除尘、脱水工艺;

整个除尘、脱水系统主要由在煤层气压缩机后设置的低温冷却器、初级过滤器、吸附塔、精密过滤器几大部分组成。由于来气温度较高,必须经过冷凝措施,把气体中夹带的游离水、固体杂质以及过饱和水从低温冷却器及初级过滤器中分离出来,再经过吸附塔及精密过滤器实现油雾离子小于50μm(大于1μm)的粉尘分离出来。但是这种工艺:

(1)结构比较复杂,建设投资、运行费用较高;

(2)运行环节较多,管理较复杂,系统运行可靠性较差;

(3)气体经过该套系统后压力损失较大,需要增加瓦斯加压系统,额外投资规模较大。

2、无热再生吸附脱水工艺;

整个除尘、脱水系统仍然由低温冷却器、初级过滤器、吸附塔、精密过滤器几大部分组成。只是吸附塔再生原理采取了无热再生方式,利用变压吸附进行工作和再生。在工作压力下,煤层气通过吸附剂水分被吸附;再生时再利用一定比例的成品气对吸附剂进行吹扫,使吸附剂得到脱附再生。由于进气压力比较低,所以需要的再生气比例较高,约为30%。这种工艺的问题是:

(1)运行成本费用太高;

(2)有效供气量小,损耗高,需损耗30%的成品气;

(3)供气露点受工况变化的影响比较大,稳定性差;

(4)气体经过该套系统后压力损失较大,需要增加瓦斯加压系统,额外投资规模较大;

3、蒸汽加热再生脱水工艺

利用变温吸附原理进行工作和再生。在常温下,煤气通过吸附剂水分被吸收;再生时通过蒸汽加热器,用高温蒸汽将部分煤气加热到100℃以上,再送到再生塔加热吸附剂,使吸附剂脱附再生,脱附的水分被再生气带出干燥装置。再生用煤气,通过设备上配套的冷却器,降至常温后,送入另一干燥塔进行干燥处理。干燥过程中,煤气循环使用,没有损耗。当再生塔加热再生后,需用5%的成品气将吸附剂吹至常温,以备工作。这种工艺:

(1)结构仍然比较复杂,投资费用最高;

(2)运行环节较多,管理较复杂,系统运行可靠性较差;

(3)气体经过该套系统后阻力损失较大,需要增加瓦斯加压系统,额外投资规模较大。

4、工业制冷冷凝脱水

利用工业制冷机制造冷源,通过热交换器对瓦斯进行热交换,降低瓦斯的温度,达到冷凝脱水的目的。这种工艺存在的缺陷是:

(1)、制造大量的冷源需要工业制冷机,建设投资成本高;

(2)、工业制冷机耗电高,运行成本很高。

在瓦斯气处理系统中如何大幅降低运行成本、简化系统环节,同时保证运行的可靠性、稳定性和产出率、有效提高瓦斯气的处理指标是瓦斯气工业化处理开发的长期目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用自然冷源对瓦斯进行深度冷凝的除尘、脱水工艺。

所述利用自然冷源对瓦斯进行深度冷凝的除尘、脱水工艺,经过以下步骤:

第一步,将瓦斯气通过管道进入雾化喷淋塔进行雾化喷淋,其中喷淋塔的喷淋水与冷却塔形成循环;

第二步,瓦斯气通过管道进入一级气液分离器进行气液分离与降温处理;

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