CN103074135A - 低浓度瓦斯脱水方法及成套装置 - Google Patents
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Abstract
一种低浓度瓦斯脱水方法及成套装置，其特征是它包括以下步骤：首先，使来自煤层的低浓度瓦斯进入过滤器，将瓦斯中的水雾及颗粒物脱除；其次，使除去水雾和颗粒物的低浓度瓦斯进入预冷器中进行预冷，并与经过冷却后的低浓度瓦斯进行热交换，实现第一次降温；第三，使经过第一次降温的低浓度瓦斯进入水气换热器中与冷媒水进行热交换，降温除湿；第四，使经过降温降湿后的低浓度瓦斯进入气水分离器中，去除其中的水雾；第五，使经过再次去除水雾后的低浓度瓦斯通过换热管再次进入预冷器中与从过滤器进入的流经换热管表面的低浓度瓦斯进行热交换，实现对新进入的低浓度瓦斯的第一次降温；最后，将经过热交换升温后的换热管中的低浓度瓦斯送入发电机组中进行发电。本发明脱水效率高，用途广。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保设备，尤其是一种能将煤矿产生的含水的低浓度瓦斯脱水后送到电厂进行发明的脱水方法及装置，具体地说是一种低浓度瓦斯脱水方法及成套装置。
背景技术
目前，低浓瓦斯在煤矿瓦斯抽采中占有很大比重，由于低浓瓦斯的甲烷含量(5%~25%)在***极限范围内，所以对低浓瓦斯的输送有着更严格的要求，工程中瓦斯输送***采用细水雾输送，大量水雾随低浓瓦斯进入发电机组，对发电机组造成损害。
水蒸气混合在燃气中不参与燃烧，最终随着烟气一起排出发动机，排烟温度600℃左右，将有很多热量被水蒸气吸收，额外增加了燃料气的消耗，降低了发电机组的效率，增加输送***的功耗。
水雾输送***中用的水均通过软化水***处理，大量的水雾被瓦斯裹挟而浪费，通过低浓瓦斯脱水除湿***将瓦斯中的水雾及水蒸气脱除再汇集返回到水雾***中，减少了水雾***的软化水的用量，降低了***运行成本。
一般的机械除湿，除水效率低，只能去除部分液态水，且不能调节进入发电机组的相对湿度与温度，为此针对低浓瓦斯输送***的特性急需开发一种相应的装置，采用降温除湿与机械除湿相结合，达到除水、调温、调湿的目的。
发明内容
本发明的目的是针对低浓度瓦斯机械脱水效果差,效率低的问题,发明一种采用降温与机械除温相结合的低浓度瓦斯脱水方法,同时提供一种相应的成套装置。
本发明的技术方案之一是：
一种低浓度瓦斯脱水方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，使来自煤层的低浓度瓦斯进入过滤器，将瓦斯中的水雾及颗粒物脱除；
其次，使除去水雾和颗粒物的低浓度瓦斯进入预冷器中进行预冷，并与经过冷却后的低浓度瓦斯进行热交换，实现第一次降温；
第三，使经过第一次降温的低浓度瓦斯进入水气换热器中与冷媒水进行热交换，降温除湿；
第四，使经过降温降湿后的低浓度瓦斯进入气水分离器中，去除其中的水雾；
第五，使经过再次去除水雾后的低浓度瓦斯通过换热管再次进入预冷器中与从过滤器进入的流经换热管表面的低浓度瓦斯进行热交换，实现对新进入的低浓度瓦斯的第一次降温；换热管中的低浓度瓦斯升温的同时湿度下降；
最后，将经过热交换升温后的换热管中的低浓度瓦斯送入发电机组中进行发电。
所述的冷煤水由冷水机组、冷水箱和循环水泵循环提供，水气换热器中安装有供冷媒水流过的水换热管，低浓度瓦斯在水气换热器中与水换热管进行热交换，以实现降温的目的。
本发明的技术方案之二是：
一种低浓度瓦斯脱水成套装置，其特征是它主要由过滤器1、预冷器2、水气换热器3、气水分离器4、冷水机组5、冷水箱6和循环水泵7组成，低浓度瓦斯从过滤器1的进口端进入除雾和颗粒后从过滤器1的出口端进入预冷器2中，预冷器2中安装有供经过降温的低浓度瓦斯流过并用于将从过滤器1的低浓度瓦斯进行热交换的换热管8，低浓度瓦斯经过预冷器2一次冷却后进入水气换热器3进行二次冷却，在水气换热器3安装有供冷媒水流过的水换热管9，水换热管9的进口端与循环水泵7的出口端相连通，循环水泵7的进口端与冷水箱6的出口端相连通，冷水箱6的进口端与冷水机组5的出口端相连通，冷水机组5的进口端与水换热管的出口端相连通，经过与低浓度与其热交换后的冷媒水从水换热管的出口端进入冷水机组制冷后存储在冷水箱中从循环水泵使用，循环水泵将冷水箱中存储的冷水送入位于水气换热器3中的水换热管中实现对经过一次冷却的低浓度瓦斯的二次循环冷却，水气换热器3中进入水气分离器4中进一步去除水雾后进入安装在预冷器中的换热管8中，并从换热管8中流向发电机组。
所述的过滤器1、预冷器2、水气换热器3和气水分离器4均连接有排污接口。
本发明的有益效果：
本发明的整套***在气管上不需要控制仪表，保证低浓瓦斯输送的安全可靠，冷水机组通过控制水温来达到控制低浓瓦斯温度的目的，冷水机组安装于室外，与气管有足够的安全距离，保证***的安全性。
本发明能提高低浓度瓦斯的脱水效率，能为发电机组提供满足发电品质要求的瓦斯。
本发明为低浓度瓦斯的应用提供了新的用途，有利于矿井安全和环境保护，同时为电厂提供了新的能源。
本发明方法简单，设备成本低，运行安全可靠。
本发明的适用范围广，不仅适用于甲烷浓度≥5%的煤矿瓦斯气，还可适用于垃圾填埋气、消化气的除水调湿。
附图说明
图1是本发明的成套装置的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
如图1。
一种低浓度瓦斯脱水方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，使来自煤层的甲烷浓度≥5%的低浓度煤矿瓦斯气通过管道进入过滤器1，将低浓度煤矿瓦斯气中的水雾及颗粒物脱除；
其次，使除去水雾和颗粒物的低浓度煤矿瓦斯气进入预冷器2中进行预冷，在预冷器2中安装有换热管8，换热管8中流有冷却后的低浓度煤矿瓦斯气，换热管8中的低浓度煤矿瓦斯气与过滤器1中送来的低浓度煤矿瓦斯气进行热交换，实现第一次降温；
第三，使经过第一次降温的低浓度煤矿瓦斯气进入水气换热器3中与冷媒水进行热交换，降温除湿；水气换热器3中安装有水换热管9，水换热管9中流经有经过冷水机组冷却后的冷媒水，低浓度煤矿瓦斯气与水换热管9换热后实现二次降温降湿；所述的冷煤水由冷却机组、冷箱和循环水泵循环提供，水气换热器中安装有供冷媒水流过的水换热管，低浓度煤矿瓦斯气在水气换热器中与水换热管进行热交换，以实现降温的目的；
第四，使经过二次降温降湿后的低浓度煤矿瓦斯气进入气水分离器4中，去除其中的水雾；
第五，经过再次去除水雾后的低浓度煤矿瓦斯气通过管道输送到位于预冷器2中的换热管8中与从过滤器1进入的流经换热管8表面的低浓度煤矿瓦斯气进行热交换，实现对新进入的低浓度煤矿瓦斯气的第一次降温；换热管8中的低浓度煤矿瓦斯气升温的同时湿度下降；
最后，将经过热交换升温后的换热管8中的低浓度煤矿瓦斯气送入发电机组中进行发电。
本实施例还可用于处理甲烷浓度≥5%垃圾填埋气及消化气的除水调湿。
实施例二。
一种低浓度瓦斯脱水成套装置，它主要由过滤器1、预冷器2、水气换热器3、气水分离器4、冷水机组5、冷水箱6和循环水泵7组成，低浓度瓦斯从过滤器1的进口端进入除雾和颗粒后从过滤器1的出口端进入预冷器2中，预冷器2中安装有供经过降温的低浓度瓦斯流过并用于将从过滤器1的低浓度瓦斯进行热交换的换热管8，低浓度瓦斯经过预冷器2一次冷却后进入水气换热器3进行二次冷却，在水气换热器3安装有供冷媒水流过的水换热管9，水换热管9的进口端与循环水泵7的出口端相连通，循环水泵7的进口端与冷水箱6的出口端相连通，冷水箱6的进口端与冷水机组5的出口端相连通，冷水机组5的进口端与水换热管的出口端相连通，经过与低浓度与其热交换后的冷媒水从水换热管的出口端进入冷水机组制冷后存储在冷水箱中从循环水泵使用，循环水泵将冷水箱中存储的冷水送入位于水气换热器3中的水换热管中实现对经过一次冷却的低浓度瓦斯的二次循环冷却，水气换热器3中进入水气分离器4中进一步去除水雾后进入安装在预冷器中的换热管8中，并从换热管8中流向发电机组。所述的过滤器1、预冷器2、水气换热器3和气水分离器4均连接有排污接口。
图1中：
（1）原料气进入一个除水过滤器，将水雾及部分颗粒物一起脱 除，降低下游制冷***的冷负荷，并保护换热器，延长换热器的清洗时间。
（2）低浓瓦斯冷却脱水采用两级冷却，一级回热进行除水、调湿；过滤后的低浓瓦斯先进入预冷器与冷却后的低浓瓦斯热交换，对低浓瓦斯进行第一次降温并回收冷量，节约能源；再进入水-瓦斯换热器与冷媒水进行热交换，降温除湿；冷却后的低浓瓦斯进入气水分离器，将冷凝出的水雾脱除；冷气再次进入预冷器与进来的热气热交换，升高冷气的温度，升温的同时降低相对湿度，达到发电机组的用气品质要求。
（3）***冷源为一台电制冷冷水机组，冷水***设水泵及冷水 箱，为闭式循环；预冷器及换热器均采用管壳式换热器， 换热管采用不锈钢材质，防止腐蚀。
（4）每个产生冷凝水聚集的设备底部设置有冷凝水排口，接 入多级水封，将冷凝水回收。
（5）整套***在气管上不需要控制仪表，保证低浓瓦斯输送的安全可靠，冷水机组通过控制水温来达到控制低浓瓦斯温度的目的，冷水机组安装于室外，与气管有足够的安全距离，保证***的安全性。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (4)
1.一种低浓度瓦斯脱水方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，使来自煤层的低浓度瓦斯进入过滤器，将瓦斯中的水雾及颗粒物脱除；
其次，使除去水雾和颗粒物的低浓度瓦斯进入预冷器中进行预冷，并与经过冷却后的低浓度瓦斯进行热交换，实现第一次降温；
第三，使经过第一次降温的低浓度瓦斯进入水气换热器中与冷媒水进行热交换，降温除湿；
第四，使经过降温降湿后的低浓度瓦斯进入气水分离器中，去除其中的水雾；
第五，使经过再次去除水雾后的低浓度瓦斯通过换热管再次进入预冷器中与从过滤器进入的流经换热管表面的低浓度瓦斯进行热交换，实现对新进入的低浓度瓦斯的第一次降温；换热管中的低浓度瓦斯升温的同时湿度下降；
最后，将经过热交换升温后的换热管中的低浓度瓦斯送入发电机组中进行发电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的冷煤水由冷却机组、冷箱和循环水泵循环提供，水气换热器中安装有供冷媒水流过的水换热管，低浓度瓦斯在水气换热器中与水换热管进行热交换，以实现降温的目的。
3.一种低浓度瓦斯脱水成套装置，其特征是它主要由过滤器（1）、预冷器（2）、水气换热器（3）、气水分离器（4）、冷水机组（5）、冷水箱（6）和循环水泵（7）组成，低浓度瓦斯从过滤器（1）的进口端进入除雾和颗粒后从过滤器（1）的出口端进入预冷器（2）中，预冷器（2）中安装有供经过降温的低浓度瓦斯流过并用于将从过滤器（1）的低浓度瓦斯进行热交换的换热管（8），低浓度瓦斯经过预冷器（2）一次冷却后进入水气换热器（3）进行二次冷却，在水气换热器（3）安装有供冷媒水流过的水换热管（9），水换热管（9）的进口端与循环水泵（7）的出口端相连通，循环水泵（7）的进口端与冷水箱（6）的出口端相连通，冷水箱（6）的进口端与冷水机组（5）的出口端相连通，冷水机组（5）的进口端与水换热管的出口端相连通，经过与低浓度与其热交换后的冷媒水从水换热管的出口端进入冷水机组制冷后存储在冷水箱中从循环水泵使用，循环水泵将冷水箱中存储的冷水送入位于水气换热器（3）中的水换热管中实现对经过一次冷却的低浓度瓦斯的二次循环冷却，水气换热器（3）中进入水气分离器（4）中进一步去除水雾后进入安装在预冷器中的换热管（8）中，并从换热管（8）中流向发电机组。
4.根据权利要求3所述的成套装置，其特征是所述的过滤器（1）、预冷器（2）、水气换热器（3）和气水分离器（4）均连接有排污接口。
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