一种低浓度瓦斯气源品质调节系统及方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯利用领域，涉及一种低浓度瓦斯气源品质调节系统及方法。

背景技术

根据抽采煤层气规模及煤层气浓度，目前我国的煤层气利用方式主要有：将高浓度煤层气(甲烷浓度＞80％)通过管网集输直接供给下游民用或工业用；中浓度煤层气(甲烷浓度介于30％～80％)通过浓缩集成制CNG、LNG或高浓度煤层气直接发电；低浓度煤层气(甲烷浓度介于10％～30％)通过直接发电加以利用，而极低浓度煤层气(甲烷浓度＜10％)主要通过蓄热氧化、燃烧等形式就地利用。

随着煤层气开发和煤矿瓦斯抽采事业的发展，煤层气开发利用越来越被煤炭工业界和煤层气产业界关注。2014年煤矿瓦斯抽采量为133亿立方米、利用量为45亿立方米，同比分别增长5.4％、6.6％，但利用率仅为33.8％，同比下降0.3个百分点。业内人士分析，造成这种局面的主要原因是，大部分矿井抽采的瓦斯浓度较低、浓度波动大，低浓度瓦斯发电、蓄热氧化、瓦斯提纯等技术由于经济性差、安全性待提升等因素没能得到推广应用。

目前无“折流板+丝网除沫”组合式深度机械脱水装置，脱水效果不好，加之亦无升温换热器，使进入发电机组的原料煤层气含有少量液态水，在发电机气缸内剧烈气化损坏发电机增压缸，且液态水在气缸内气化会消耗发电机气缸内自身的热量，该热量较大，其值等于液态水的蒸发潜热；同时发电机组缸套水未被有效利用，造成热量浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低浓度瓦斯气源品质调节系统及方法，解决目前低浓度煤层气气源品质差引起的机组发电效率和开机率低的技术难题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低浓度瓦斯气源品质调节系统，包括依次安装在进气管路上的智能混配装置、安全保障系统、余热降温与机械联合脱水装置以及发电机组；余热降温与机械联合脱水装置包括依次连通的高效脱水器、降温换热器、深度脱水器以及升温换热器，该升温换热器采用发电机组的缸套水余热供热。

可选的，高效脱水器与深度脱水器均采用机械脱水，深度脱水器为采用折流板加丝网除沫的组合式深度机械脱水装置。

可选的，降温换热器还连通有溴化锂制冷单元，该溴化锂制冷单元包括通过管路依次与降温换热器连通的冷却塔、溴化锂泵组、溴化锂主机。

可选的，溴化锂主机与发电机组的尾气出口连通，采用发电机组的尾气余热作为制冷的能源。

可选的，安全保障系统为在线清洗干式阻火装备，其包括依次设置的阻爆阀门、抑爆器与水封阻火泄爆装置，避免因阻火器堵塞，减少停机。

一种低浓度瓦斯气源品质调节方法，应用如上述的一种低浓度瓦斯气源品质调节系统，包括以下步骤：

S1，来自泵站的瓦斯气体经智能混配装置混合均匀后，通过管路经安全保障系统后输送至余热降温与机械联合脱水装置；

S2，气体在余热降温与机械联合脱水装置中首先经高效脱水器进行机械脱水，后通过降温换热器进行降温处理；

S3，降温后，气体通过采用折流板与丝网除沫的组合式深度脱水器进行深度二次机械脱水；

S4，脱水完成后的气体经过升温换热器，升温换热器采用发电机组的缸套水余热，使脱除冷凝水后的原料煤层气温度略升，将极微量未脱除的液态游离水在进入发电机前气化，避免液态水因在发电机气缸内剧烈气化损坏发电机增压缸，最后完成后气体供入发电机组。

本发明的有益效果在于：本发明一种低浓度瓦斯气源品质调节系统，通过降温脱水，降低进入瓦斯发电机的煤层气的露点温度，减小含水量，并采用发电机组的缸套水余热供能升温换热器，使脱除冷凝水后的原料煤层气体温度略升，将极微量未脱除的液态游离水在进入发电机前气化，避免液态水因在发电机气缸内剧烈气化损坏发电机增压缸。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种低浓度瓦斯气源品质调节系统及方法的工艺流程图。

附图标记：智能混配装置1、安全保障系统2、阻爆阀门21、抑爆器22、水封阻火泄爆装置23、余热降温与机械联合脱水装置3、高效脱水器31、降温换热器32、深度脱水器33、升温换热器34、溴化锂制冷单元4、溴化锂主机41、溴化锂泵组42、冷却塔43、发电机组5。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，为一种低浓度瓦斯气源品质调节系统，包括依次安装在进气管路(1号管)上的智能混配装置1、安全保障系统2、余热降温与机械联合脱水装置3以及发电机组5；余热降温与机械联合脱水装置3包括依次连通的高效脱水器31、降温换热器32、深度脱水器33以及升温换热器34，该升温换热器34采用发电机组5的缸套水余热供热，高效脱水器31与深度脱水器33均采用机械脱水，深度脱水器33为采用折流板加丝网除沫的组合式深度机械脱水装置，降温换热器32还连通有溴化锂制冷单元4，该溴化锂制冷单元4包括通过管路依次与降温换热器32连通的冷却塔43、溴化锂泵组42、溴化锂主机41，溴化锂主机41与发电机组5的尾气出口连通，采用发电机组5的尾气余热作为制冷的能源，安全保障系统2为在线清洗干式阻火装备，其包括依次设置的阻爆阀门21、抑爆器22与水封阻火泄爆装置23，避免因阻火器堵塞，减少停机。

在本实施例中，2号管路没有智能混配装置1，无法稳定原料气浓度，发电机组5经常跳机，同时无升温换热器34，使进入发电机组5的原料煤层气含有少量液态水，在发电机气缸内剧烈气化损坏发电机增压缸，且液态水在气缸内气化会消耗发电机气缸内自身的热量，该热量较大，其值等于液态水的蒸发潜热。

一种低浓度瓦斯气源品质调节方法，应用如上述的一种低浓度瓦斯气源品质调节系统，包括以下步骤：

S1，来自泵站的瓦斯气体经智能混配装置1混合均匀后，通过管路经安全保障系统2后输送至余热降温与机械联合脱水装置3；

S2，气体在余热降温与机械联合脱水装置3中首先经高效脱水器31进行机械脱水，后通过降温换热器32进行降温处理；

S3，降温后，气体通过采用折流板与丝网除沫的组合式深度脱水器33进行深度二次机械脱水；

S4，脱水完成后的气体经过升温换热器34，升温换热器34采用发电机组5的缸套水余热，使脱除冷凝水后的原料煤层气温度略升，将极微量未脱除的液态游离水在进入发电机前气化，避免液态水因在发电机气缸内剧烈气化损坏发电机增压缸，最后完成后气体供入发电机组5。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。