[发明专利]低浓度含氧煤层气的压缩方法及压缩装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体的压缩方法，具体的为一种低浓度含氧煤层气的压缩方法及压缩装置。

背景技术

煤层气属于煤矿生产中的伴生气。在煤矿开采前，需要事先在地面抽采煤层气；在煤矿开采的同时，需要在矿道内抽采煤层气。对地面抽采的煤层气，其甲烷含量高，含氧量小，安全性好，可以直接加压运输或用于其他用途。但更多的是为了煤矿开采的安全、在已经进行煤炭开采生产的矿道内抽采的煤层气。矿道内抽采得到的煤层气甲烷含量低，通常在30%～70%之间，这类煤层气中含空气，特别是对甲烷含量小于50%的煤层气，空气含量较高，对煤层气进行压缩危险性较大。

对于煤层气的常规运输，不需要将其压缩到较高压力，可采用风机等设备进行输送。目前已经开始研究对低浓度含氧煤层气进行深加工，如采用变压吸附、膜分离、深冷精馏等技术回收其中的甲烷。上述工艺需要煤层气具有较高压力，所以必须用压缩机对其进行增压。由于增压过程中，会导致煤层气温度和压力同时升高，这又会导致煤层气爆炸范围扩大。

常规的煤层气压缩方式主要考虑的是其防爆安全性，避免产生点火源发生危险，但是，这些煤层气压缩方法都需要反复多次压缩煤层气，压缩级数多，压缩能耗高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低浓度含氧煤层气的压缩方法及压缩装置，该低浓度含氧煤层气的压缩方法能够提高煤层气单次增压比，减少压缩次数，降低压缩能耗。

为达到上述目的，本发明首先提出了一种低浓度含氧煤层气的压缩方法，包括如下步骤：

1）预冷：将煤层气预冷至-15℃～10℃；

2）增压：将预冷后的煤层气增压压缩，煤层气的温度逐渐升高且不超过80℃；

3）冷却：将增压后的煤层气冷却至设定温度；

4）判断：测量冷却后的煤层气的压力，若煤层气的气压达到设定的气压值范围，则将煤层气送至下一工序；若煤层气的气压低于设定的气压值范围，则重复步骤1）至步骤3），直至煤层气的压力达到设定的气压值范围。

进一步，在对预冷后的煤层气增压压缩之前，将煤层气进行气液分离处理，将煤层气中的液体分离出来后再进行增压压缩。

进一步，所述步骤3）中，将煤层气冷却至40～45℃。

进一步，所述步骤3）中，冷却介质为空气或30℃～35℃的水。

进一步，所述步骤1）中，冷却介质为3℃～5℃的冷水。

进一步，所述煤层气中甲烷含量在25%～50%，汞、硫化氢和二氧化碳的总含量小于1.5%，其余为空气。

本发明还提出了一种低浓度含氧煤层气的压缩装置，包括至少一级相互串联的压缩系统，所述压缩系统包括预冷换热器、压缩机和冷却器，所述预冷换热器的煤层气出口与所述压缩机的煤层气入口相连，所述压缩机的煤层气出口与所述冷却器的煤层气入口相连。

进一步，所述预冷换热器与所述压缩机之间设有气液分离器，所述预冷换热器的煤层气出口与所述气液分离器的煤层气入口相连，所述气液分离器的煤层气出口与所述压缩机的煤层气入口相连。

进一步，还包括用于向所述预冷换热器提供冷量的制冷系统。

进一步，所述冷却器为水冷却器。

本发明的有益效果在于：

本发明的低浓度含氧煤层气的压缩方法，和现有的直接压缩方法相比，经过预冷后的煤层气单次增压比能达到1.93～2.54，比现有的直接压缩方法提高了37%～70%；由于单次增压比提高，能够以更少的增压压缩次数达到指定气压值，可减小压缩机的能耗；

通过将预冷后的煤层气进行液体分离处理，可减少压缩机实际压缩的气体量，压缩次数的减少和实际压缩量的减少可使压缩机能耗降低。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明低浓度含氧煤层气的压缩方法的工艺流程图；

图2为本发明低浓度含氧煤层气的压缩装置第一实施例的结构示意图；

图3为本发明低浓度含氧煤层气的压缩装置第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，为本发明低浓度含氧煤层气的压缩方法的工艺流程框图。本发明的低浓度含氧煤层气的压缩方法，包括如下步骤：

1）预冷：将煤层气预冷至-15℃～10℃，预冷的冷却介质可以采用3℃～5℃的冷水，也可采用其他的制冷系统提供冷量；