[实用新型]一种固定床煤层气非催化脱氧装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种固定床煤层气非催化脱氧装置。

背景技术

煤层气，俗称煤矿瓦斯，主要成分为甲烷(CH₄)，另外还含有一定量的二氧化碳、氮气和氧气等成分，是非常规天然气。它是与煤伴生、共生的气体资源。

煤层气因含有氧气，除了直接用作为燃料或发电外，要加压输送或浓缩必须把氧除掉，这样才能保证后续工序的安全运行。目前可采用的煤层气脱氧方法主要有催化脱氧法(CN02113627.0)和焦炭燃烧法等。二者相比，催化脱氧法需要用到催化剂，脱氧成本较高，焦炭燃烧法不需要使用催化剂，经济有效且操作简单，可使煤层气中氧含量降至1％以下，而甲烷基本不损失或损失较小。煤层气的焦炭燃烧脱氧，主要是用焦炭与煤层气中的氧燃烧，从而除去煤层气中的氧，工艺方法主要有非催化燃烧脱氧(CN02113627.0)和循环部分脱氧冷却后煤层气至脱氧前煤层气(一种煤层气焦炭脱氧工艺CN1919986A)。前者由于焦炭脱氧反应器是一个绝热反应器，而脱氧过程中焦炭与氧反应、甲烷与氧反应等均是强放热反应，因此，随着反应时间的进行，反应器内温度不断升高，甲烷裂解程度增大，要将反应温度控制在所需温度范围比较困难。后者采用循环部分脱氧冷却后煤层气至脱氧前的煤层气中，虽可通过调节脱氧反应器中煤层气的氧含量来控制反应温度，但只对进入脱氧反应器中反应气体的氧含量调至5-9％的气体进行脱氧，才有较好的效果，氧气浓度低，循环气量大，且未采用水夹套结构，不能很好的将脱氧反应器中过多的热量移出。

现有的固定床气化装置多是为煤气化的用途而设计的，若用于煤层气非催化除氧，或高径比较大，气体在炉内停留时间长，造成甲烷损耗严重；或排灰装置多采用灰锁结构排灰，在排灰时装置内会有少量的煤层气随灰渣一起排出，不利于安全生产；或装置是绝热的，外无水夹套结构，不能很好的保护炉壁及将装置中过多的热量移出，容易导致反应器内温度过高，进而造成煤层气中甲烷的大量裂解，增大甲烷的损耗，均不能满足煤层气非催化脱氧用途。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种固定床煤层气非催化脱氧装置。

本实用新型提供的固定床煤层气非催化脱氧装置，它包括炉体1在内的固定床煤层气脱氧装置本体，其中，所述炉体1的侧壁上设有包围着所述炉体侧壁的水夹套2；该水夹套2的上部通过管道与汽包23的进气口相连，该水夹套的下部通过管道与汽包23的出水口相连。

该装置中，所述固定床煤层气脱氧装置本体包括炉体1、位于炉体1底部并与煤层气进气管16相通的炉篦21、通过管道与固定床反应器的炉体1顶部相连的煤箱4、浸没固定床反应器的炉体1底部的水封装置18、位于水封装置18之下的螺旋排灰机17和一端与固定床反应器的炉体1相连另一端与煤层气出气管6相连的喷淋塔5；所述炉篦21外侧设有刮刀20；固定床反应器的炉体1上方设有探火孔3；固定床反应器的炉体1侧壁上设有检修用人孔(检修孔)22；所述水封装置18包括水封和位于水封下方的渣池，水封装置18的顶部设有超压放散管19；

所述煤层气出气管6和煤层气进气管16之间通过三通甲26、三通乙25及位于所述三通甲26和三通乙25之间的循环气返回管10相通，所述三通甲26连接所述煤层气出气管6与所述循环气返回管10，所述三通乙25连接所述煤层气进气管16与所述循环气返回管10；所述循环气返回管10上由上至下依次设有循环气调压阀7、流量计甲8和循环气压缩机9；

所述煤层气进气管16上按照离固定床反应器的炉体由远及近依次设有阻火器15、压力传感器14、超压截断阀13、进气调压阀12、防止循环气返回管10中的循环气倒流入煤层气进气管的止回阀11及流量计乙24；

所述固定床反应器的炉体1的高径比为1.5-3.2，优选1.5-2.4，此处所指高度是指从炉体1顶面到炉体1锥体底面的距离，所述径为炉体1的内径。

该装置中，所述水夹套装置的作用是通过调节其中水流量达到控制所述除氧反应器炉体1内除氧温度的目的，由于除氧温度较高，水夹套中会产生大量蒸汽，该蒸汽可通过汽包蒸汽汇集器富集。所述汽包蒸汽汇集器23装置的作用除了富集蒸汽外，还为所述水夹套提供水分。所述煤箱4的作用是存储并定量提供除氧所需燃料。所述炉体1上方所设探火孔3的作用是探测炉内温度和检查燃烧层的分布情况。所述水封装置18的顶部所设超压放散管19的作用是在特殊情况下炉内压力过高时，将炉内气体导出。所述喷淋塔5的作用是对脱氧煤层气进行冷却除尘。