[發(fā)明專利]低濃度含氧煤層氣的壓縮方法及壓縮裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310228312.3
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN103322412A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡千庭;朱菁;劉利亞;肖正;王勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院
• 主分類號(hào): F17D1/07
• 分類號(hào): F17D1/07
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣體的壓縮方法，具體的為一種低濃度含氧煤層氣的壓縮方法及壓縮裝置。

背景技術(shù)

煤層氣屬于煤礦生產(chǎn)中的伴生氣。在煤礦開采前，需要事先在地面抽采煤層氣；在煤礦開采的同時(shí)，需要在礦道內(nèi)抽采煤層氣。對地面抽采的煤層氣，其甲烷含量高，含氧量小，安全性好，可以直接加壓運(yùn)輸或用于其他用途。但更多的是為了煤礦開采的安全、在已經(jīng)進(jìn)行煤炭開采生產(chǎn)的礦道內(nèi)抽采的煤層氣。礦道內(nèi)抽采得到的煤層氣甲烷含量低，通常在30%～70%之間，這類煤層氣中含空氣，特別是對甲烷含量小于50%的煤層氣，空氣含量較高，對煤層氣進(jìn)行壓縮危險(xiǎn)性較大。

對于煤層氣的常規(guī)運(yùn)輸，不需要將其壓縮到較高壓力，可采用風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行輸送。目前已經(jīng)開始研究對低濃度含氧煤層氣進(jìn)行深加工，如采用變壓吸附、膜分離、深冷精餾等技術(shù)回收其中的甲烷。上述工藝需要煤層氣具有較高壓力，所以必須用壓縮機(jī)對其進(jìn)行增壓。由于增壓過程中，會(huì)導(dǎo)致煤層氣溫度和壓力同時(shí)升高，這又會(huì)導(dǎo)致煤層氣爆炸范圍擴(kuò)大。

常規(guī)的煤層氣壓縮方式主要考慮的是其防爆安全性，避免產(chǎn)生點(diǎn)火源發(fā)生危險(xiǎn)，但是，這些煤層氣壓縮方法都需要反復(fù)多次壓縮煤層氣，壓縮級(jí)數(shù)多，壓縮能耗高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低濃度含氧煤層氣的壓縮方法及壓縮裝置，該低濃度含氧煤層氣的壓縮方法能夠提高煤層氣單次增壓比，減少壓縮次數(shù)，降低壓縮能耗。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明首先提出了一種低濃度含氧煤層氣的壓縮方法，包括如下步驟：

1）預(yù)冷：將煤層氣預(yù)冷至-15℃～10℃；

2）增壓：將預(yù)冷后的煤層氣增壓壓縮，煤層氣的溫度逐漸升高且不超過80℃；

3）冷卻：將增壓后的煤層氣冷卻至設(shè)定溫度；

4）判斷：測量冷卻后的煤層氣的壓力，若煤層氣的氣壓達(dá)到設(shè)定的氣壓值范圍，則將煤層氣送至下一工序；若煤層氣的氣壓低于設(shè)定的氣壓值范圍，則重復(fù)步驟1）至步驟3），直至煤層氣的壓力達(dá)到設(shè)定的氣壓值范圍。

進(jìn)一步，在對預(yù)冷后的煤層氣增壓壓縮之前，將煤層氣進(jìn)行氣液分離處理，將煤層氣中的液體分離出來后再進(jìn)行增壓壓縮。

進(jìn)一步，所述步驟3）中，將煤層氣冷卻至40～45℃。

進(jìn)一步，所述步驟3）中，冷卻介質(zhì)為空氣或30℃～35℃的水。

進(jìn)一步，所述步驟1）中，冷卻介質(zhì)為3℃～5℃的冷水。

進(jìn)一步，所述煤層氣中甲烷含量在25%～50%，汞、硫化氫和二氧化碳的總含量小于1.5%，其余為空氣。

本發(fā)明還提出了一種低濃度含氧煤層氣的壓縮裝置，包括至少一級(jí)相互串聯(lián)的壓縮系統(tǒng)，所述壓縮系統(tǒng)包括預(yù)冷換熱器、壓縮機(jī)和冷卻器，所述預(yù)冷換熱器的煤層氣出口與所述壓縮機(jī)的煤層氣入口相連，所述壓縮機(jī)的煤層氣出口與所述冷卻器的煤層氣入口相連。

進(jìn)一步，所述預(yù)冷換熱器與所述壓縮機(jī)之間設(shè)有氣液分離器，所述預(yù)冷換熱器的煤層氣出口與所述氣液分離器的煤層氣入口相連，所述氣液分離器的煤層氣出口與所述壓縮機(jī)的煤層氣入口相連。

進(jìn)一步，還包括用于向所述預(yù)冷換熱器提供冷量的制冷系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述冷卻器為水冷卻器。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的低濃度含氧煤層氣的壓縮方法，和現(xiàn)有的直接壓縮方法相比，經(jīng)過預(yù)冷后的煤層氣單次增壓比能達(dá)到1.93～2.54，比現(xiàn)有的直接壓縮方法提高了37%～70%；由于單次增壓比提高，能夠以更少的增壓壓縮次數(shù)達(dá)到指定氣壓值，可減小壓縮機(jī)的能耗；

通過將預(yù)冷后的煤層氣進(jìn)行液體分離處理，可減少壓縮機(jī)實(shí)際壓縮的氣體量，壓縮次數(shù)的減少和實(shí)際壓縮量的減少可使壓縮機(jī)能耗降低。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明低濃度含氧煤層氣的壓縮方法的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明低濃度含氧煤層氣的壓縮裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明低濃度含氧煤層氣的壓縮裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，為本發(fā)明低濃度含氧煤層氣的壓縮方法的工藝流程框圖。本發(fā)明的低濃度含氧煤層氣的壓縮方法，包括如下步驟：

1）預(yù)冷：將煤層氣預(yù)冷至-15℃～10℃，預(yù)冷的冷卻介質(zhì)可以采用3℃～5℃的冷水，也可采用其他的制冷系統(tǒng)提供冷量；