[發明專利]一種防凍瓦斯的摻混方法

有效

• 申請號: 201611082427.6
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106582411B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 蘭波;李友榮;吳春梅;張利
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B01F13/10
• 分類號: B01F13/10;B01F3/02;B01F3/20
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種防凍瓦斯的摻混方法，本方法采用兩級摻混技術，在第一級摻混時，控制進入一級摻混器的冷空氣流量，使瓦斯氣中的水蒸汽在混合降溫后盡可能多的冷凝析出，液態水被脫水器分離后排出，在第二級摻混時，冷空氣被熱水加熱，與脫水后的瓦斯氣進行再次摻混，該方法可有效脫除瓦斯氣中的液態水，降低瓦斯氣露點溫度，有利于提高后端瓦斯利用設備的效率。

技術領域

本發明屬于流體混合領域，涉及一種防凍瓦斯的摻混方法。

背景技術

甲烷是一種溫室氣體，以100年計，單位質量的甲烷溫室效應約為相同質量二氧化碳的21倍。而所有因人類活動導致的溫室效應中，甲烷的影響居第二位(17％)，僅次于二氧化碳(55％)。大量低濃度瓦斯因濃度低、流量不穩定，無法得到有效利用而被直接排入大氣。2015年全國煤礦有85億m³的井下抽采煤礦瓦斯未得到利用。

我國北方地區冬季氣溫低，新疆地區最低氣溫可達-30℃以下。根據《煤炭工業礦井設計規范》要求，采暖室外計算溫度等于或低于-4℃地區的進風立井、等于或低于-5℃地區的進風斜井和等于或低于-6℃地區的進風平硐，當有淋幫水、排水溝或排水管時，應設置空氣加熱設備。因此，北方地區煤礦為滿足井筒防凍需求，配置了數量較多的燃煤熱風爐。自2016年7月1日起，10t/h及以下在用蒸汽鍋爐和7MW及以下在用熱水鍋爐執行《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)。新標準實施后，燃煤熱風爐均需進行脫硫除塵或清潔能源改造。

瓦斯蓄熱氧化裝置可將未利用的抽采瓦斯作為原料，利用熱逆流氧化技術將甲烷氧化，并利用甲烷氧化放熱來加熱空氣，實現井筒防凍目的。瓦斯蓄熱氧化裝置替代燃煤熱風爐，能夠有效解決當前燃煤熱風爐的大氣污染物超標問題，同時充分利用了排空的低濃度瓦斯，節省了燃煤消耗，減小了大氣污染物排放，避免了廢水和固廢物的排放，具有良好的節能環保效益。

瓦斯蓄熱氧化裝置要求原料氣中甲烷濃度低于1.2％，但抽采瓦斯濃度一般在5％以上，因此需要對抽采瓦斯進行摻混以降低甲烷濃度。由于抽采瓦斯是由水環真空泵從井下抽采出來的，瓦斯氣中含有大量液態水，瓦斯氣被水加熱后溫度一般在20℃左右，氣體濕度達到100％。若抽采瓦斯與冬季寒冷的空氣直接摻混，抽采瓦斯因溫度降低會析出大量冷凝水。根據甲烷濃度控制需要，混合后的氣體溫度可能會降低至0℃以下，此時液態水會凝結成冰，堵塞管道，影響系統運行安全。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種防凍瓦斯的摻混方法，該方法采用兩級摻混技術，在第一級摻混時，控制進入一級摻混器的冷空氣流量，以保證混合后氣體溫度以上，使瓦斯氣中的水蒸汽在混合降溫后盡可能多的冷凝析出，液態水被脫水器分離后排出，在第二級摻混時，冷空氣被熱水加熱，與脫水后的瓦斯氣進行再次摻混，該方法可有效脫除瓦斯氣中的液態水，降低瓦斯氣露點溫度，有利于提高后端瓦斯利用設備的效率。

為了達到上述目的，本發明一種防凍瓦斯的摻混方法，其工藝流程步驟如下：

1)空氣Ⅰ進入輸送管道，經檢測溫度T4和空氣流量F2，分成兩個支路，一路通過調節閥Ⅲ后與一級摻混器空氣入口連接，另一路與換熱器空氣入口連接，換熱器空氣出口與二級摻混器空氣入口連接，空氣在換熱器內被熱水加熱后再進入二級摻混器，檢測熱水流量F3；

2)瓦斯氣Ⅰ分成兩個支路，一路通過調節閥Ⅰ與大氣連通，作為瓦斯排空管道，另一路通過調節閥Ⅱ后，經檢測甲烷濃度C1、瓦斯氣Ⅰ溫度T1和瓦斯氣Ⅰ流量F1后與一級摻混器瓦斯入口連接，在一級摻混器內瓦斯氣與空氣摻混后，形成的瓦斯氣Ⅱ甲烷濃度降低且自身溫度降低，并析出冷凝水；

3)一級摻混器出口與脫水器入口連接，檢測瓦斯氣Ⅱ的甲烷濃度C2和溫度T2，在流經脫水器時，瓦斯氣Ⅱ中含有的液態水被脫離出來，排入液態水收集管道中，瓦斯氣Ⅱ中液態水含量降低；