CN114177733B - 用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法 - Google Patents

用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法，气、水、煤混合物经过气体分离收集装置产生一级中间物，将气体收集，多级固体分离***将一级中间物进一步分离，将悬浊液送入多级水净化***，并形成二级中间物，所述二级中间物进入煤泥烘干***烘干后排出收集，所述一级中间物分离形成的悬浊液进入多级水净化***净化后的液体可排入工业水***以供再利用，同时形成三级中间物，所述三级中间物再次回到气体分离收集***重复上述分离步骤，所述气体分离收集***、多级固体分离***、煤泥烘干***和多级水净化再利用***的动作通过控制***进行控制，解决上述现有技术中无法全自动多级精细分离气、水和煤混合物的技术问题。

Description

用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法
技术领域
本发明属于化工分离设备领域，尤其涉及用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法。
背景技术
随着我国经济快速增长，对能源的需求量越来越大，我国石油、天然气供求矛盾将长期存在，如果只靠常规油气供应，将难以满足我国经济迅速发展的需求，因此，发展非常规油气产业成为了解决我国能源安全问题的有效方法。
我国构造煤广泛发育和构造煤煤层气资源丰富是中国煤与煤层气资源的显著特征，中国煤层气资源量大，是目前最现实、可靠的非常规油气资源。开发煤层气对缓解我国油气资源紧张现状、减轻矿井灾害程度、减少温室气体排放等具有重要意义。煤层气主要是指以吸附态赋存于煤层中的甲烷气体，属非常规天然气，在煤矿区又称为瓦斯。目前构造煤发育区是原位煤层气开发的禁区，对于构造煤发育区采用原位煤层气开发未见深入报道。而煤层气开发势必产生大量的气水煤混合物，因此实现气水煤的高效全自动化分离收集是构造煤发育区采用原位煤层气水平井开发过程中的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法，解决上述现有技术中气水煤混合物无法分离的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，包括：气体分离收集***、多级固体分离***、煤泥烘干***和多级水净化再利用***，所述气体分离收集***将气、水和煤三相混合物进行分离收集将气体进行收集并形成一级中间物，所述一级中间物进入多级固体分离***，所述多级固体分离***将一级中间物进一步分离，将气体进行收集，将液体送入多级水净化再利用***，并形成二级中间物，所述二级中间物进入煤泥烘干***烘干分离后形成干燥煤泥排出***，所述一级中间物分离形成的液体进入多级水净化再利用***净化后的液体排入工业水***以供再利用，同时形成三级中间物，所述三级中间物再次回到气体分离收集***重复上述分离步骤，所述气体分离收集***、多级固体分离***、煤泥烘干***和多级水净化再利用***的动作通过控制***进行控制。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述气体分离收集***包括气体分离箱，所述气体分离箱具有进料管道，所述进料管道上具有进料阀门，所述气体分离箱通过管道与水洗箱连接，所述水洗箱顶部连接有若干气体收集装置，所述气体收集装置的入口处设有阀门，所述气体分离箱中设有进料振打装置，所述气体分离箱底部通过电动阀门与多级固体分离***连接。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述气体分离箱内设有高物位传感器。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述多级固体分离***包括分离塔，所述分离塔顶部与电动阀门连接，所述分离塔通过塔底水煤提升泵与多级水净化再利用***连接，所述分离塔中部具有若干过滤器，所述过滤器将分离塔自上而下分成若干分离空间，每一所述分离空间中均具有振打装置，所述每一所述分离空间侧面通过电动门与煤泥烘干***连通。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述分离塔底部具有塔底测压仪。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述煤泥烘干***包括煤泥烘干塔，所述煤泥烘干塔与若干电动门连通，所述煤泥烘干塔内具有加热烘干设备，所述煤泥烘干塔底部具有煤清运门，所述煤清运门上方具有称重设备，所述煤泥烘干塔通过管道与水洗箱连接。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述煤泥烘干塔内具有测温仪。
本发明用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，所述多级水净化再利用***包括：多联箱，所述多联箱一端与塔底水煤提升泵连接，所述塔底水煤提升泵的出口处设置有净化阀门，所述多联箱的出口端与水收集池连接，所述水收集池中设有工业水排出泵，所述多联箱的进口与出口之间设有若干级过滤网，若干所述过滤网将多联箱分成若干净水空间，每一所述净水空间中均具有箱底测压仪，所述每一所述净水空间底部通过净化水电动门与回水管连通，所述回水管上具有煤泥输送泵，所述煤泥输送泵通过管道与气体分离箱连通。
本发明的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***的控制方法，气、水和煤混合物通过进料阀门的控制通过进料管道进入气体分离箱，气体进入水洗相水洗后，气体收集装置对水洗后气体进行收集，当一个气体收集装置收集满时，通过阀门的控制自动切换到另一气体收集装置进行收集，此时形成一级中间物，所述一级中间物储存在气体分离箱中进行初级沉淀，气体分离箱箱壁上安有高物位传感器，当一级中间物达到高位时，控制***收到气体分离箱中一级中间物高物位信号后，发出指令箱底的电动阀门开启，进料振打装置开启，所述一级中间物进入分离塔，进料完毕后控制***发出指令箱底的电动阀门和进料振打装置关闭；
此时一级中间物位于分离塔中，控制***发出指令分离塔内位于塔壁的振打装置开启，达到设定时间，形成二级中间物，此时连接煤泥烘干塔的电动门(24)开启，所述二级中间物进入煤泥烘干塔，同时，分离塔中的液体滤入塔底，所述塔底测压仪测得压力传入控制***，与目标值进行比较，实际压力不小于目标压力且持续一定时长，控制***发出塔底水煤提升泵开启指令，将分离塔中过滤后的液体打入多联箱；
煤泥烘干塔对二级中间物进行烘干，其中测温仪测得煤泥温度达到设定目标值，且称重设备读取的数据变化率小于设定值，则控制***发出开启煤清运门开启指令对二级中间物烘干形成的煤进行收集，二级中间物烘干期间所析出的气体经水洗箱水洗后由气体收集装置收集；
多联箱对塔底水煤提升泵泵入的水煤悬浊液进行处理，控制***接收每个独立净水空间底部的箱底测压仪测得数据并进行比较，若所测得数据达到设定目标值，每个独立净水空间所对应的箱体底部的回液管道连接的净化电动门开启，同时煤泥输送泵开启，将形成的三级中间物打入气体分离箱中进行循环处理，多联箱最终溢流水流入水收集池进行收集，水收集池液位达到设定目标值，则工业水排出泵将水收集池内的水打入矿场内工业水***实现零外排以供循环使用。
本发明产生的有益效果是：提出用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法，使构造煤原位煤层气水平井排采卸压开发过程中产生的气、水、煤全自动化多级分离收集与水净化零外排处理的控制方法及***，能够实现气水煤多级分离收集与水净化零外排处理全自动化，大幅降低人员数量及人员劳动强度，在保证精细分离质量的前提下，大大提高生产效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的示意图；
图2是本发明实施例的***的总控制流程图；
图3是本发明实施例的气体分离收集***控制流程图；
图4是本发明实施例的多级固体分离***控制流程图；
图5是本发明实施例的煤泥烘干***控制流程图；
图6是本发明实施例的多级水净化再利用***控制流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***及控制方法，包括：气体分离收集***1、多级固体分离***2、煤泥烘干***3和多级水净化再利用***4，所述气体分离收集***1将气、水和煤三相混合物进行分离收集将气体进行收集并形成一级中间物，所述一级中间物进入多级固体分离***2，所述多级固体分离***2将一级中间物进一步分离，将气体进行收集，将液体送入多级水净化再利用***4，并形成二级中间物，所述二级中间物进入煤泥烘干***3烘干分离后形成干燥煤泥排出***，所述一级中间物分离形成的液体进入多级水净化再利用***4净化后的液体排入工业水***以供再利用，同时形成三级中间物，所述三级中间物再次回到气体分离收集***1重复上述分离步骤，所述气体分离收集***1、多级固体分离***2、煤泥烘干***3和多级水净化再利用***4的动作通过控制***进行控制。
本发明的优选实施例中，所述气体分离收集***1包括气体分离箱19，所述气体分离箱19具有进料管道11，所述进料管道11上具有进料阀门12，所述气体分离箱19通过管道与水洗箱14连接，所述水洗箱14顶部连接有若干气体收集装置15，所述气体收集装置15的入口处设有阀门18，所述气体分离箱19中设有进料振打装置17，所述气体分离箱19底部通过电动阀门13与多级固体分离***2连接，所述水洗箱14底部连接有输出水泵16。
本发明的优选实施例中，所述气体分离箱19内设有高物位传感器。
本发明的优选实施例中，所述多级固体分离***2包括分离塔26，所述分离塔26顶部与电动阀门13连接，所述分离塔26通过塔底水煤提升泵23与多级水净化再利用***4连接，所述分离塔26中部具有若干过滤器21，所述过滤器21将分离塔26自上而下分成若干分离空间，每一所述分离空间中均具有振打装置25，所述每一所述分离空间侧面通过电动门24与煤泥烘干***3连通。
本发明的优选实施例中，所述分离塔26底部具有塔底测压仪22。
本发明的优选实施例中，所述煤泥烘干***3包括煤泥烘干塔34，所述煤泥烘干塔34与若干电动门24连通，所述煤泥烘干塔34内具有加热烘干设备33，所述煤泥烘干塔34底部具有煤清运门32，所述煤清运门32上方具有称重设备31，所述煤泥烘干塔34通过管道与水洗箱14连接。
本发明的优选实施例中，所述煤泥烘干塔34内具有测温仪35。
本发明的优选实施例中，所述多级水净化再利用***4包括：多联箱48，所述多联箱48一端与塔底水煤提升泵23连接，所述塔底水煤提升泵23的出口处设置有净化阀门41，所述多联箱48的出口端与水收集池44连接，所述水收集池44中设有工业水排出泵45，所述多联箱48的进口与出口之间设有若干级过滤网42，若干所述过滤网42将多联箱48分成若干净水空间，每一所述净水空间中均具有箱底测压仪47，所述每一所述净水空间底部通过净化水电动门46与回水管连通，所述回水管上具有煤泥输送泵43，所述煤泥输送泵43通过管道与气体分离箱19连通。
本发明的优选实施例中，气、水和煤混合物通过进料阀门12的控制通过进料管道11进入气体分离箱19，气体进入水洗相14水洗后，气体收集装置15对水洗后气体进行收集，当一个气体收集装置15收集满时，通过阀门18的控制自动切换到另一气体收集装置15进行收集，此时形成一级中间物，所述一级中间物储存在气体分离箱19中进行初级沉淀，气体分离箱19箱壁上安有高物位传感器，当一级中间物达到高位时，控制***收到气体分离箱19中一级中间物高物位信号后，发出指令箱底的电动阀门13开启，进料振打装置17开启，所述一级中间物进入分离塔26，进料完毕后控制***发出指令箱底的电动阀门13和进料振打装置17关闭；
此时一级中间物位于分离塔26中，控制***发出指令分离塔26内位于塔壁的振打装置25开启，达到设定时间，形成二级中间物，此时连接煤泥烘干塔34的电动门(24)开启，所述二级中间物进入煤泥烘干塔34，同时，分离塔26中的液体滤入塔底，所述塔底测压仪22测得压力传入控制***，与目标值进行比较，实际压力不小于目标压力且持续一定时长，控制***发出塔底水煤提升泵23开启指令，将分离塔26中过滤后的液体打入多联箱48；
煤泥烘干塔34对二级中间物进行烘干，其中测温仪35测得煤泥温度达到设定目标值，且称重设备31读取的数据变化率小于设定值，则控制***发出开启煤清运门32开启指令对二级中间物烘干形成的煤进行收集，二级中间物烘干期间所析出的气体经水洗箱14水洗后由气体收集装置15收集；
多联箱48对塔底水煤提升泵23泵入的水煤悬浊液进行处理，控制***接收每个独立净水空间底部的箱底测压仪47测得数据并进行比较，若所测得数据达到设定目标值，每个独立净水空间所对应的箱体底部的回液管道连接的净化电动门46开启，同时煤泥输送泵43开启，将形成的三级中间物打入气体分离箱19中进行循环处理，多联箱48最终溢流水流入水收集池44进行收集，水收集池44液位达到设定目标值，则工业水排出泵45将水收集池44内的水打入矿场内工业水***实现零外排以供循环使用。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，包括：气体分离收集***(1)、多级固体分离***(2)、煤泥烘干***(3)和多级水净化再利用***(4)，所述气体分离收集***(1)将气、水和煤三相混合物进行分离收集将气体进行收集并形成一级中间物，所述一级中间物进入多级固体分离***(2)，所述多级固体分离***(2)将一级中间物进一步分离，将气体进行收集，将液体送入多级水净化再利用***(4)，并形成二级中间物，所述二级中间物进入煤泥烘干***(3)烘干分离后形成干燥煤泥排出***，所述一级中间物分离形成的液体进入多级水净化再利用***(4)净化后的液体排入工业水***以供再利用，同时形成三级中间物，所述三级中间物再次回到气体分离收集***(1)重复上述分离步骤，所述气体分离收集***(1)、多级固体分离***(2)、煤泥烘干***(3)和多级水净化再利用***(4)的动作通过控制***进行控制，所述多级固体分离***(2)包括分离塔(26)，所述分离塔(26)顶部与电动阀门(13)连接，所述分离塔(26)通过塔底水煤提升泵(23)与多级水净化再利用***(4)连接，所述分离塔(26)中部具有若干过滤器(21)，所述过滤器(21)将分离塔(26)自上而下分成若干分离空间，每一所述分离空间中均具有振打装置(25)，所述每一所述分离空间侧面通过电动门(24)与煤泥烘干***(3)连通，所述多级水净化再利用***(4)包括：多联箱(48)，所述多联箱(48)一端与塔底水煤提升泵(23)连接，所述塔底水煤提升泵(23)的出口处设置有净化阀门(41)，所述多联箱(48)的出口端与水收集池(44)连接，所述水收集池(44)中设有工业水排出泵(45)，所述多联箱(48)的进口与出口之间设有若干级过滤网(42)，若干所述过滤网(42)将多联箱(48)分成若干净水空间，每一所述净水空间中均具有箱底测压仪(47)，所述每一所述净水空间底部通过净化水电动门(46)与回水管连通，所述回水管上具有煤泥输送泵(43)，所述煤泥输送泵(43)通过管道与气体分离箱(19)连通。
2.根据权利要求1所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，所述气体分离收集***(1)包括气体分离箱(19)，所述气体分离箱(19)具有进料管道(11)，所述进料管道(11)上具有进料阀门(12)，所述气体分离箱(19)通过管道与水洗箱(14)连接，所述水洗箱(14)顶部连接有若干气体收集装置(15)，所述气体收集装置(15)的入口处设有阀门(18)，所述气体分离箱(19)中设有进料振打装置(17)，所述气体分离箱(19)底部通过电动阀门(13)与多级固体分离***(2)连接。
3.根据权利要求2所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，所述气体分离箱(19)内设有高物位传感器。
4.根据权利要求3所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，所述分离塔(26)底部具有塔底测压仪(22)。
5.根据权利要求4所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，所述煤泥烘干***(3)包括煤泥烘干塔(34)，所述煤泥烘干塔(34)与若干电动门(24)连通，所述煤泥烘干塔(34)内具有加热烘干设备(33)，所述煤泥烘干塔(34)底部具有煤清运门(32)，所述煤清运门(32)上方具有称重设备(31)，所述煤泥烘干塔(34)通过管道与水洗箱(14)连接。
6.根据权利要求5所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***，其特征在于，所述煤泥烘干塔(34)内具有测温仪(35)。
7.根据权利要求6所述的用于煤层气排采气水煤分离与水净化的***的控制方法，其特征在于，气、水和煤混合物通过进料阀门(12)的控制通过进料管道(11)进入气体分离箱(19)，气体进入水洗箱(14)水洗后，气体收集装置(15)对水洗后气体进行收集，当一个气体收集装置(15)收集满时，通过阀门(18)的控制自动切换到另一气体收集装置(15)进行收集，此时形成一级中间物，所述一级中间物储存在气体分离箱(19)中进行初级沉淀，气体分离箱(19)箱壁上安有高物位传感器，当一级中间物达到高位时，控制***收到气体分离箱(19)中一级中间物高物位信号后，发出指令箱底的电动阀门(13)开启，进料振打装置(17)开启，所述一级中间物进入分离塔(26)，进料完毕后控制***发出指令箱底的电动阀门(13)和进料振打装置(17)关闭；
此时一级中间物位于分离塔(26)中，控制***发出指令分离塔(26)内位于塔壁的振打装置(25)开启，达到设定时间，形成二级中间物，此时连接煤泥烘干塔(34)的电动门(24)开启，所述二级中间物进入煤泥烘干塔(34)，同时，分离塔(26)中的液体滤入塔底，所述塔底测压仪(22)测得压力传入控制***，与目标值进行比较，实际压力不小于目标压力且持续一定时长，控制***发出塔底水煤提升泵(23)开启指令，将分离塔(26)中过滤后的液体打入多联箱(48)；
煤泥烘干塔(34)对二级中间物进行烘干，其中测温仪(35)测得煤泥温度达到设定目标值，且称重设备(31)读取的数据变化率小于设定值，则控制***发出开启煤清运门(32)开启指令对二级中间物烘干形成的煤进行收集，二级中间物烘干期间所析出的气体经水洗箱(14)水洗后由气体收集装置(15)收集；
多联箱(48)对塔底水煤提升泵(23)泵入的水煤悬浊液进行处理，控制***接收每个独立净水空间底部的箱底测压仪(47)测得数据并进行比较，若所测得数据达到设定目标值，每个独立净水空间所对应的箱体底部的回液管道连接的净化水电动门(46)开启，同时煤泥输送泵(43)开启，将形成的三级中间物打入气体分离箱(19)中进行循环处理，多联箱(48)最终溢流水流入水收集池(44)进行收集，水收集池(44)液位达到设定目标值，则工业水排出泵(45)将水收集池(44)内的水打入矿场内工业水***实现零外排以供循环使用。
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