[發(fā)明專利]一種提高煤層氣利用效率的設(shè)備和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810203009.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108286705A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈志剛;王鵬;馮璐瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: F23C13/02
• 分類號: F23C13/02;F22B31/00;F22G3/00;B01D53/04
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 崔亞松

1.一種提高煤層氣利用效率的設(shè)備，其特征在于，包括：

煤層氣輸送管道、催化劑預(yù)熱單元與催化氧化反應(yīng)器；所述催化氧化反應(yīng)器包括催化燃燒單元、煤層氣預(yù)熱單元與余熱回收單元；

所述催化劑預(yù)熱單元用于預(yù)熱所述催化燃燒單元中的催化劑床層；

所述煤層氣預(yù)熱單元的入口與所述煤層氣輸送管道的出口相連，所述煤層氣預(yù)熱單元的出口與所述催化燃燒單元的入口相連；

以煤層氣的流向計，所述催化燃燒單元包括依次設(shè)置的封頭、氣體分布器與催化劑床層；

所述催化燃燒單元產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入所述余熱回收單元，以高溫氣體的降溫方向計，所述余熱回收單元包括依次設(shè)置的蒸汽發(fā)生段與鍋爐給水預(yù)熱段，所述鍋爐給水預(yù)熱段與鍋爐給水管道相連，鍋爐給水在所述鍋爐給水預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入所述蒸汽發(fā)生段，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)，優(yōu)選地，所述余熱回收單元還包括蒸汽過熱段，所述蒸汽發(fā)生段產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入所述蒸汽過熱段，產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括甲烷常壓吸附單元，所述甲烷常壓吸附單元包括多個吸附塔，所述吸附塔的入口分別與風(fēng)排瓦斯管道和來自所述催化氧化反應(yīng)器的高溫?zé)煔夤艿老噙B，所述吸附塔的出口分別與所述煤層氣輸送管道和排放管道相連，所述風(fēng)排瓦斯管道上、所述高溫?zé)煔夤艿郎稀⑺鑫剿某隹谂c所述煤層氣輸送管道之間、以及所述排放管道上均設(shè)置有閥門。

3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述催化劑預(yù)熱單元包括第一引風(fēng)機(jī)與電加熱器，所述電加熱器的入口與所述第一引風(fēng)機(jī)的出口相連，所述電加熱器的出口與所述催化燃燒單元的入口相連，優(yōu)選地，當(dāng)所述催化氧化反應(yīng)器為小型催化氧化反應(yīng)器時，所述催化劑預(yù)熱單元為內(nèi)置于所述催化氧化反應(yīng)器中的電熱絲或電加熱棒。

4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還包括第二引風(fēng)機(jī)與空氣輸送管道，所述空氣輸送管道的出口與所述第二引風(fēng)機(jī)入口相連，所述第二引風(fēng)機(jī)的出口與所述煤層氣輸送管道的入口相連，優(yōu)選地，所述第二引風(fēng)機(jī)的出口與所述煤層氣輸送管道之間設(shè)置有空氣過濾器。

5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述余熱回收單元還包括分離蒸汽與液體的汽包，鍋爐給水在所述鍋爐給水預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱后經(jīng)所述汽包進(jìn)入所述蒸汽發(fā)生段，產(chǎn)生的蒸汽和水的混合物返回所述汽包進(jìn)行分離，分離出的蒸汽進(jìn)入蒸汽管網(wǎng)。

6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述催化劑預(yù)熱單元包括第一過濾器，所述煤層氣輸送管道包括第二過濾器和阻火器，優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括低濃度瓦斯輸送管道，所述低濃度瓦斯輸送管道與所述煤層氣輸送管道相連。

7.一種利用權(quán)利要求1-6任一項所述設(shè)備提高煤層氣利用效率的方法，其特征在于，包括：

在預(yù)熱階段，利用催化劑預(yù)熱單元將催化劑床層預(yù)熱到指定溫度，關(guān)閉催化劑預(yù)熱單元，進(jìn)入正常操作階段；

在正常操作階段，利用煤層氣預(yù)熱單元將煤層氣預(yù)熱，將預(yù)熱后的煤層氣依次經(jīng)過封頭、氣體分布器分配至催化劑床層，使預(yù)熱后的煤層氣在催化劑的作用下反應(yīng)，得到高溫?zé)煔猓?/p>

所述高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過蒸汽發(fā)生段與鍋爐給水預(yù)熱段進(jìn)行余熱回收，再經(jīng)過煤層氣預(yù)熱單元回收熱量后，排放低溫?zé)煔狻?/p>

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將風(fēng)排瓦斯?jié)饪s至預(yù)定濃度范圍的步驟，所述步驟包括：將風(fēng)排瓦斯輸入一吸附塔，所述吸附塔中的吸附劑吸附風(fēng)排瓦斯中的甲烷，并把不含甲烷的空氣排放到大氣中；

在所述吸附塔中輸入來自所述催化燃燒反應(yīng)器的高溫?zé)煔猓馕黾淄椋⑤斔偷矫簩託忸A(yù)熱單元，同時利用另一吸附塔吸附煤層氣中的甲烷。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述方法中，兩個或兩個以上的吸附塔交替進(jìn)行甲烷的吸附和解吸，解吸出的甲烷被連續(xù)地輸送到所述催化氧化反應(yīng)器中。

10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括使蒸汽過熱，而得到過熱蒸汽。