[發明專利]利用自然冷源對瓦斯進行深度冷凝的除塵、脫水工藝

有效

• 申請號: 201010214076.6
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102296979A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 劉加勇
• 申請（專利權）人: 武漢高科佳誠動力科技有限公司
• 主分類號: E21F5/04
• 分類號: E21F5/04;B01D50/00;B01D5/00;E21F7/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 雷速

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯處理系統，具體說是一種利用自然冷源對瓦斯進行深度冷凝的除塵、脫水工藝。

背景技術

由于高瓦斯礦井越來越多，大部分礦井均建立了地面永久瓦斯抽采系統，純瓦斯量均達100Nm3/min以上，大部分礦井抽出來的瓦斯均用于瓦斯發電。由于從抽放站出來的瓦斯壓力較低、溫度較高、相對濕度較大，并且含有較大灰塵顆粒物，不符合瓦斯管道輸送及燃氣發動機對瓦斯的要求。所以，瓦斯輸送管道前端及進入燃氣發動機前必須設置除塵、脫水裝置，通過預處理系統的過濾、降溫、脫水、增壓，達到燃氣發動機對瓦斯氣的要求后，才能進入瓦斯管道輸送及利用燃氣發動機燃燒做功。通過對瓦斯進行脫水處理可以解決瓦斯輸送管道存在的冷凝水冬季結冰和管道銹蝕嚴重等問題，減少瓦斯輸送管道的維護工作量，有效延長管道的使用壽命，從而大大降低瓦斯輸送管道的維護和使用成本，同時可以減少由于管道生銹產生的灰塵對瓦斯發電機組的侵害，保障瓦斯電站的正常運行。

瓦斯除塵、脫水裝置是用于煤礦瓦斯發電及管道輸送工程中重要的輔助機械設備。瓦斯發電機組對燃料品質有很嚴格的要求，而礦井瓦斯具有波動性大、高濕、高溫、高粉塵等特點。因此，瓦斯發及管道輸送電工程需要設置專業的設備系統對瓦斯進行預先除塵、脫水處理。

現有的處理工藝一般是采用：

1、低溫及吸附雙重除塵、脫水工藝；

整個除塵、脫水系統主要由在煤層氣壓縮機后設置的低溫冷卻器、初級過濾器、吸附塔、精密過濾器幾大部分組成。由于來氣溫度較高，必須經過冷凝措施，把氣體中夾帶的游離水、固體雜質以及過飽和水從低溫冷卻器及初級過濾器中分離出來，再經過吸附塔及精密過濾器實現油霧離子小于50μm(大于1μm)的粉塵分離出來。但是這種工藝：

(1)結構比較復雜，建設投資、運行費用較高；

(2)運行環節較多，管理較復雜，系統運行可靠性較差；

(3)氣體經過該套系統后壓力損失較大，需要增加瓦斯加壓系統，額外投資規模較大。

2、無熱再生吸附脫水工藝；

整個除塵、脫水系統仍然由低溫冷卻器、初級過濾器、吸附塔、精密過濾器幾大部分組成。只是吸附塔再生原理采取了無熱再生方式，利用變壓吸附進行工作和再生。在工作壓力下，煤層氣通過吸附劑水分被吸附；再生時再利用一定比例的成品氣對吸附劑進行吹掃，使吸附劑得到脫附再生。由于進氣壓力比較低，所以需要的再生氣比例較高，約為30％。這種工藝的問題是：

(1)運行成本費用太高；

(2)有效供氣量小，損耗高，需損耗30％的成品氣；

(3)供氣露點受工況變化的影響比較大，穩定性差；

(4)氣體經過該套系統后壓力損失較大，需要增加瓦斯加壓系統，額外投資規模較大；

3、蒸汽加熱再生脫水工藝

利用變溫吸附原理進行工作和再生。在常溫下，煤氣通過吸附劑水分被吸收；再生時通過蒸汽加熱器，用高溫蒸汽將部分煤氣加熱到100℃以上，再送到再生塔加熱吸附劑，使吸附劑脫附再生，脫附的水分被再生氣帶出干燥裝置。再生用煤氣，通過設備上配套的冷卻器，降至常溫后，送入另一干燥塔進行干燥處理。干燥過程中，煤氣循環使用，沒有損耗。當再生塔加熱再生后，需用5％的成品氣將吸附劑吹至常溫，以備工作。這種工藝：

(1)結構仍然比較復雜，投資費用最高；

(2)運行環節較多，管理較復雜，系統運行可靠性較差；

(3)氣體經過該套系統后阻力損失較大，需要增加瓦斯加壓系統，額外投資規模較大。

4、工業制冷冷凝脫水

利用工業制冷機制造冷源，通過熱交換器對瓦斯進行熱交換，降低瓦斯的溫度，達到冷凝脫水的目的。這種工藝存在的缺陷是：

(1)、制造大量的冷源需要工業制冷機，建設投資成本高；

(2)、工業制冷機耗電高，運行成本很高。

在瓦斯氣處理系統中如何大幅降低運行成本、簡化系統環節，同時保證運行的可靠性、穩定性和產出率、有效提高瓦斯氣的處理指標是瓦斯氣工業化處理開發的長期目標。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用自然冷源對瓦斯進行深度冷凝的除塵、脫水工藝。

所述利用自然冷源對瓦斯進行深度冷凝的除塵、脫水工藝，經過以下步驟：

第一步，將瓦斯氣通過管道進入霧化噴淋塔進行霧化噴淋，其中噴淋塔的噴淋水與冷卻塔形成循環；

第二步，瓦斯氣通過管道進入一級氣液分離器進行氣液分離與降溫處理；