[发明专利]一种矿井瓦斯及石化伴生气发电系统及矿井瓦斯及石化伴生气利用方法

说明书

技术领域：

本发明涉及石油与矿井瓦斯再利用、天然气勘探、石化、电力领域，特别涉及燃气发电领域。

背景技术：

石油、天然气勘探现场，炼油厂、化工厂等涉及大量挥发有机物的场所，几乎都有伴生气的存在。例如，石油、天然气的勘探现场的伴生气有甲烷、乙烷等轻烃气体，炼油厂的伴生气则更复杂，除了甲烷、乙烷外，还有乙烯等气体。这些伴生气的特点是：(1)排量大。在石油、化工行业，不论是石油开采，还是石油提炼与加工，其规模都是巨大的，任何一个单位的废气排放量都是相当大的，例如，石油、天然气勘探现场轻烃一天的排放量，其价值可达十余万人民币；(2)成分复杂。在不同的场合，所排放的废气中的成分有所不同，但普遍包括的成分非常复杂。例如，石油勘探与开采过程中所排放的废气中，包括甲烷、乙烷，丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷等多种烷烃气体，有时候还有乙烯、一氧化碳气体；(3)浓度配比比复杂多样，且变化范围大，有的伴生气浓度超过燃烧限，可直接在空气中燃烧，例如的炼油厂、石油勘探现场排放的挥发性气体。有的地方排放的废气中，有机物浓度却可能较低，不足以直接在空气中点燃燃烧，例如印染厂排放的气体；(4)污染严重。石油、化工行业所排放的气体中的有机成分中，有些物质对人体、牲畜有害，甚至具有致癌作用，例如苯等，有些气体是温室气体，例如甲烷，它的温室效应是二氧化碳的24倍。如果这些伴生气直接排放到大气中，将对大气产生极大的污染，因此必须加以处理。

目前，对矿井瓦斯、石化伴生气所采取的处理方法主要有三种，一种是将这些伴生气燃烧后排空，这种方法是多年来一直用得最多的方法；另一种是将这些伴生气液化，然后当作天然气的一部分，向居民供应，这种方法是近几年来开始逐渐出现并推广的一种方法。对于前者，显然是一种能源的极大浪费，在能源日益紧缺的今天更是如此；对于后一种方法，由于石油井和天然气井大多在沙漠、山区等偏远地区，炼油厂、化工厂由于污染大，大多也在偏远的郊区，因此除了伴生气的液化成本高之外，其运输成本也是一笔高昂的成本，特别是碰到恶劣天气的时候，运输成本不但高，而且风险还很大。这两种方法主要针对有机成分浓度高，可在空气中直接点燃的情况，而对于浓度较小，不足以在空气中直接点燃的情况，大多数情况下是将伴生气直接排空。例如，矿井往往具有大量瓦斯存在，一般情况下，瓦斯气体浓度相对较低，没有达到爆炸限，一般的矿井只是用鼓风机把空气压井矿井，而把矿井中的瓦斯气体抽到矿井之外排空。显然，这对环境带来相当大的污染。因此，这些伴生气与矿井瓦斯的再利用是目前节能减排的一大努力方向。

发明内容：

本发明的目的在于，提供一种有效利用矿井瓦斯、石化伴生气的方法，在不增加碳排放量的前提下，把这些可燃气体转换成便于使用、便于传输的电能。

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种矿井瓦斯及石化伴生气发电系统，其特征在于：该系统包括压力测量仪、第一增压泵、气体过滤与干燥系统、第一流量控制器、稳压泵、燃气在线监测系统、内燃机发电系统、变电系统、电能质量监测装置和工控机；所述压力测量仪、第一增压泵、气体过滤与干燥系统、第一流量控制器、稳压泵、燃气在线监测系统、内燃机发电系统、变电系统和电能质量监测装置依次顺序连接；所述第一增压泵、压力测量仪、第一流量控制器、稳压泵、燃气在线检测系统、内燃机发电系统、变电系统和电能质量监测装置同时与工控机连接；所述第一流量控制器和稳压泵上连接有第二流量控制器，第二流量控制器上连接有第二增压泵，第二增压泵与工控机连接；所述工控机、第二增压泵和稳压泵同时与第三流量控制器连接。

一种矿井瓦斯及石化伴生气利用方法：

(1)矿井瓦斯和石化伴生气经过过滤与干燥后，形成无尘干燥的矿井瓦斯和石化伴生气并通过第一流量控制器进入稳压泵；空气通过第二流量控制器进入稳压泵；天然气或液化气通过第三流量控制器进入稳压泵；在稳压泵中形成稳压可燃气；

(2)工控机获得稳压可燃气光谱信息，然后对光谱进行分析，获得气体成分及相应浓度信息，并根据所述信息调节稳压可燃气中空气、矿井瓦斯和石化伴生气、天然气或液化气的含量，使得稳压可燃气可以在燃气发电机中进行充分持续的燃烧；

(3)稳压可燃气依次经过燃气在线监测系统、内燃机发电系统、变电系统和电能质量监测装置转变为电能输出。

所述步骤(2)中，工控机通过傅里叶变换中红外光谱仪获得稳压可燃气光谱信息，然后对光谱进行分析，获得气体成分及相应浓度信息。