煤层气连续水合固化与储运一体化装置及其方法制造方法及图纸

煤层气连续水合固化与储运一体化装置及其方法，涉及煤层气固化回收储运领域。本发明专利技术是为了解决现有的大部分瓦斯气井远离城市和大型工业区分布不集中而且单井储量有限，远距离输送难度大，大量瓦斯气直接排放造成的环境污染与资源浪费的问题。煤层气水合固化皿轮毂用于带动22个煤层气水合固化皿的圆台和22个重力开闭式密封盖在滑道密封轮盘的内槽中沿顺时针转动，3个顶替机构依次连续下落与取样端口的前一皿位上的煤层气水合固化皿密封连接，一同移至取样端口处时，重力开闭式密封盖开启，该处煤层气水合固化皿内的瓦斯化合物掉落。它用于将瓦斯气体生成瓦斯水合物及瓦斯储运。

Coalbed methane continuous hydration, solidification and storage and transportation integrated device and method thereof

The invention relates to an integrated device for continuous hydration, solidification and storage and transportation of coalbed gas, and relates to the field of CBM Recovery, recovery and storage and transportation. The present invention is to solve most of the existing gas well away from the city and large industrial zone distribution is concentrated and single well reserves are limited, long-distance transportation difficulty, direct discharge of environmental pollution and waste of resources caused by a large number of gas problems. Hydration curing of coalbed gas is used to drive the cone plate hub 22 CBM hydrate and 22 plate curing gravity closed sealing cover within the groove in the slide sealing disc along the clockwise rotation, 3 displacement mechanism successively dropping and sampling port before the dish on the gas hydrate solid state seal together, moved to the sampling port, gravity openable sealing cover is opened, the gas hydrate gas compounds fall within the curing plate. The utility model is used for generating gas hydrate and gas storage and transportation.

【技术实现步骤摘要】
煤层气连续水合固化与储运一体化装置及其方法
本专利技术涉及煤层气连续水合固化与储运一体化装置及其方法。属于煤层气固化回收储运领域。
技术介绍
煤层气瓦斯的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，每立方米纯甲烷的发热量为34000KJ，甲烷燃烧产物主要为二氧化碳和水，其燃烧所产生的污染，大体上只有石油的1/40，煤炭的1/800，是最现实可靠的洁净、优质和安全能源。据能源部(EnergyBusiness)报道，全球埋深浅于2000m的瓦斯资源约为2400×1012m3，中国瓦斯资源量估计为36.8×1012m3，居世界第三位，瓦斯可采资源量约为10×1012m3，但是由于我国大部分瓦斯气井远离城市和大型工业区、分布不集中而且单井储量有限，远距离输送难度大，甲烷提纯技术不够成熟等特点，致使相当一部分的抽采瓦斯直接排放到大气层中，大大降低了煤矿企业抽采利用瓦斯的积极性，制约了我国瓦斯能源的利用率，2010-2015年中国抽采瓦斯利用率仅为40.91％-46.37％，6年间直接排放瓦斯共464亿m3相当于9408万吨煤。甲烷是极强的温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破坏能力是二氧化碳的7倍，大量的瓦斯直接排放不但造成了资源的浪费，同时污染了大气环境。违背《国民经济和社会发展第十三个五年规划》提出的“深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源，降低温室气体排放强度，发展循环经济，推广低碳技术”和《煤层气开发利用“十二五”规划》提出的“加大煤矿瓦斯抽采利用力度”等方针。因此，加强煤矿瓦斯储运综合利用研究十分必要。瓦斯气体水合物是在一定温度、压力条件下由水(主体分子)与瓦斯气体组分(客体分子)反应生成的类冰的、非化学计量的笼形晶体化合物，具有Ⅰ型、Ⅱ型和H型三种晶体结构，理想分子式分别为8M·46H2O、24M·136H2O、6M·34H2O(式中，M表示客体分子)，可用M·nH2O统一表示水合物结构分子式(式中，n为水合指数，也是衡量水合物含气率主要指标)。现研究发现瓦斯水合物具有生成条件温和(0℃以上即可加压合成)、含气率高(1体积水合物可储存164倍体积甲烷气体)、储存安全(常压、-10～-15℃稳定储存)等特性，因此可通过将矿井瓦斯连续固化，以水合物形式实现安全储存运输。目前基于水合原理解决瓦斯问题的研究工作，主要集中于瓦斯的水合固化分离与储运等方面，但由于缺少瓦斯水合物连续生产装置与方法，使得瓦斯水合固化储运技术未在工业生产中推广，仍然滞留在实验室小试研究阶段。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的大部分瓦斯气井远离城市和大型工业区分布不集中而且单井储量有限，远距离输送难度大，大量瓦斯气直接排放造成的环境污染与资源浪费的问题。现根据实验获得的瓦斯水合固化基础规律，设计了能够实现瓦斯水合物连续生产的煤层气连续水合固化与储运一体化装置，并提出了煤层气连续水合固化与储运一体化的方法，进而为瓦斯水合固化储运技术的工业推广奠定基础。煤层气连续水合固化与储运一体化装置，它包括气体输送与压力自动控制装置、高压自动输水喷雾装置、工控机、伺服高压密封顶替装置、轮盘弹夹式反应器、夹套式高压密封温度箱和循环制冷剂控制器，伺服高压密封顶替装置和轮盘弹夹式反应器均位于夹套式高压密封温度箱内，气体输送与压力自动控制装置，用于将瓦斯气体以恒定的压力输送到夹套式高压密封温度箱中，轮盘弹夹式反应器包括煤层气水合固化皿轮毂、22个煤层气水合固化皿、重力开闭式密封盖和滑道密封轮盘，滑道密封轮盘内壁上开有槽，滑道密封轮盘上开有一个取样端口，每个煤层气水合固化皿均包括一个圆台和圆柱，圆柱位于圆台上，圆台和圆柱构成一体件中空结构，每个圆台的底部设置有重力开闭式密封盖，重力开闭式密封盖与圆台活动连接，煤层气水合固化皿轮毂的中心固定连接22个煤层气水合固化皿的圆台，煤层气水合固化皿轮毂用于带动22个煤层气水合固化皿的圆台和22个重力开闭式密封盖在滑道密封轮盘的内槽中沿顺时针转动，重力开闭式密封盖在取样端口处自动开启，重力开闭式密封盖在取样端口的下一皿位受滑道密封轮盘的内槽挤压自动封闭，滑道密封轮盘的开口处为坡型平滑式，高压自动输水喷雾装置，用于将水以雾状形式喷射到煤层气水合固化皿中，工控机，用于为伺服高压密封顶替装置和煤层气水合固化皿轮毂提供旋转频率指令，还用于为套式高压密封温度箱提供制冷温度指令，循环制冷剂控制器，用于为夹套式高压密封温度箱内提供循环制冷剂，伺服高压密封顶替装置，用于将运动到取样端口处的煤层气水合固化皿内的瓦斯水合物自动顶出。根据煤层气连续水合固化与储运一体化装置实现的煤层气连续水合固化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、将矿山抽采泵站总泵与煤层气缓冲储罐相连，开启高压截止阀使瓦斯进入煤层气缓冲储罐，利用静音空气压缩机驱动防爆气体增压泵，输送气体至气体缓冲罐中，通过夹套式高压密封温度箱设定生产预冷温度，待气体缓冲罐中气体降至所设定温度时，通过气体恒压流量控制器以恒定的压力使瓦斯气体进入夹套式高压密封温度箱中，实现对夹套式高压密封温度箱中煤层气压力的控制，步骤二、配制1mol/L四氢呋喃与500mg/L十二烷基硫酸钠的复配溶液置于水箱中，设定液体增压泵的预冷温度，利用高压液体流量控制器将预冷后液体经由高压喷雾端的端口注入煤层气水合固化皿中；步骤三、工控机控制伺服高压密封顶替装置的旋转频率，伺服定频旋转控制器通过转盘动力轴心使煤层气水合固化皿轮毂旋转，从而带动22个煤层气水合固化皿在滑道密封轮盘的内槽中沿顺时针转动，当一号煤层气水合固化皿运动至取样端口的前一皿位时，伺服高压密封顶替装置中的第一个顶替机构下落与一号煤层气水合固化皿密封连接，然后已经相连的第一个顶替机构与一号煤层气水合固化皿，同频率移动至取样端口处，此时重力开闭式密封盖受重力作用自动开启，第一个顶替机构推出瓦斯水合物，使其进入瓦斯水合物导管，在一号煤层气水合固化皿旋转至取样端口处的同时，二号煤层气水合固化皿旋转至取样端口的前一皿位，此时第二个顶替机构下落与二号煤层气水合固化皿密封连接，而后一号煤层气水合固化皿运动至取样端口处的下一皿位，第一个顶替机构向上提起脱离于一号煤层气水合固化皿的接触，此时二号煤层气水合固化皿与第二个顶替机构同频率移动至取样端口处重复第一个顶替机构在取样端口处的动作，与此同时三号煤层气水合固化皿旋转至取样端口的前一皿位与第三个顶替机构重复该位置的作业，当三号煤层气水合固化皿旋转与第三个顶替机构运动至取样端口处时，第一个顶替机构旋转至取样端口的前一皿位与四号煤层气水合固化皿密封相连，3个顶替机构依次重复下落与22个煤层气水合固化皿不断重复作业，使瓦斯水合物连续生产进入夹套式水合物冷藏罐中；步骤四、瓦斯水合物在夹套式水合物冷藏罐中进行过渡，将瓦斯水合物受波动产生的气体经恒压安全阀自动排出，然后将瓦斯水合物注入罐式冷藏车进行储运。本专利技术的有益效果为：瓦斯储罐中的气体利用静音空气压缩机驱动气体增压泵使气体通过气体恒压流量控制器进入气体缓冲罐预冷，而后进入夹套式高压密封温度箱，含有热力学与动力学的混合促进剂通过高压自动输水喷雾装置进入煤层气水合固化皿，在满足平衡条件下以雾化形式进入，则增大了复配溶液与瓦斯气体的接触面积，加本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，它包括气体输送与压力自动控制装置、高压自动输水喷雾装置、工控机(7)、伺服高压密封顶替装置(6)、轮盘弹夹式反应器(10)、夹套式高压密封温度箱(18)和循环制冷剂控制器(28)，伺服高压密封顶替装置(6)和轮盘弹夹式反应器(10)均位于夹套式高压密封温度箱(18)内，气体输送与压力自动控制装置，用于将瓦斯气体以恒定的压力输送到夹套式高压密封温度箱(18)中，轮盘弹夹式反应器(10)包括煤层气水合固化皿轮毂(19)、22个煤层气水合固化皿(22)、重力开闭式密封盖(23)和滑道密封轮盘(30)，滑道密封轮盘(30)内壁上开有槽，滑道密封轮盘(30)上开有一个取样端口(20)，每个煤层气水合固化皿(22)均包括一个圆台和圆柱，圆柱位于圆台上，圆台和圆柱构成一体件中空结构，每个圆台的底部设置有重力开闭式密封盖(23)，重力开闭式密封盖(23)与圆台活动连接，煤层气水合固化皿轮毂(19)的中心固定连接22个煤层气水合固化皿(22)的圆台，煤层气水合固化皿轮毂(19)用于带动22个煤层气水合固化皿(22)的圆台和22个重力开闭式密封盖(23)在滑道密封轮盘(30)的内槽中沿顺时针转动，重力开闭式密封盖(23)在取样端口(20)处自动开启，重力开闭式密封盖(23)在取样端口(20)的下一皿位受滑道密封轮盘(30)的内槽挤压自动封闭，滑道密封轮盘(30)的开口处为坡型平滑式，高压自动输水喷雾装置，用于将水以雾状形式喷射到煤层气水合固化皿(22)中，工控机(7)，用于为伺服高压密封顶替装置(6)和煤层气水合固化皿轮毂(19)提供旋转频率指令，还用于为套式高压密封温度箱(18)提供制冷温度指令，循环制冷剂控制器(28)，用于为夹套式高压密封温度箱(18)内提供循环制冷剂，伺服高压密封顶替装置(6)，用于将运动到取样端口(20)处的煤层气水合固化皿(22)内的瓦斯水合物自动顶出。...

【技术特征摘要】
1.煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，它包括气体输送与压力自动控制装置、高压自动输水喷雾装置、工控机(7)、伺服高压密封顶替装置(6)、轮盘弹夹式反应器(10)、夹套式高压密封温度箱(18)和循环制冷剂控制器(28)，伺服高压密封顶替装置(6)和轮盘弹夹式反应器(10)均位于夹套式高压密封温度箱(18)内，气体输送与压力自动控制装置，用于将瓦斯气体以恒定的压力输送到夹套式高压密封温度箱(18)中，轮盘弹夹式反应器(10)包括煤层气水合固化皿轮毂(19)、22个煤层气水合固化皿(22)、重力开闭式密封盖(23)和滑道密封轮盘(30)，滑道密封轮盘(30)内壁上开有槽，滑道密封轮盘(30)上开有一个取样端口(20)，每个煤层气水合固化皿(22)均包括一个圆台和圆柱，圆柱位于圆台上，圆台和圆柱构成一体件中空结构，每个圆台的底部设置有重力开闭式密封盖(23)，重力开闭式密封盖(23)与圆台活动连接，煤层气水合固化皿轮毂(19)的中心固定连接22个煤层气水合固化皿(22)的圆台，煤层气水合固化皿轮毂(19)用于带动22个煤层气水合固化皿(22)的圆台和22个重力开闭式密封盖(23)在滑道密封轮盘(30)的内槽中沿顺时针转动，重力开闭式密封盖(23)在取样端口(20)处自动开启，重力开闭式密封盖(23)在取样端口(20)的下一皿位受滑道密封轮盘(30)的内槽挤压自动封闭，滑道密封轮盘(30)的开口处为坡型平滑式，高压自动输水喷雾装置，用于将水以雾状形式喷射到煤层气水合固化皿(22)中，工控机(7)，用于为伺服高压密封顶替装置(6)和煤层气水合固化皿轮毂(19)提供旋转频率指令，还用于为套式高压密封温度箱(18)提供制冷温度指令，循环制冷剂控制器(28)，用于为夹套式高压密封温度箱(18)内提供循环制冷剂，伺服高压密封顶替装置(6)，用于将运动到取样端口(20)处的煤层气水合固化皿(22)内的瓦斯水合物自动顶出。2.根据权利要求1所述的煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，伺服高压密封顶替装置(6)包括3个顶替机构(29)和伺服旋转结构(24)，3个顶替机构(29)位于取样端口(20)的正上方，3个顶替机构(29)连接在伺服旋转结构(24)的底端，伺服旋转结构(24)的顶端位于夹套式高压密封温度箱(18)的顶部，伺服旋转结构(24)，用于在工控机(7)的控制下进行旋转，从而带动3个顶替机构(29)进行旋转，第一个顶替机构(29-1)下落用于与取样端口(20)的前一个一号煤层气水合固化皿(22-1)密封连接，当已经相连的第一个顶替机构(29-1)与一号煤层气水合固化皿(22-1)同频率移动至取样端口处时，二号煤层气水合固化皿(22-2)旋转至取样端口(20)的前一个皿位，此时第二个顶替机构(29-2)下落与二号煤层气水合固化皿(22-2)密封连接，当已经相连的第二个顶替机构(29-2)与二号煤层气水合固化皿(22-2)同频率移动至取样端口处时，三号煤层气水合固化皿(22-3)旋转至取样端口(20)的前一个皿位，此时第三个顶替机构(29-3)下落与三号煤层气水合固化皿(22-3)密封连接，当四号煤层气水合固化皿(22-4)旋转至取样端口(20)的前一个皿位时，第一个顶替机构(29-1)回到该位置与四号煤层气水合固化皿(22-4)相连，每个顶替机构(29)，用于与取样端口(20)处的煤层气水合固化皿(22)以内嵌唇式高压密封结构相连，从而将该煤层气水合固化皿(22)内的瓦斯水合物挤出。3.根据权利要求1所述的煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，它还包括伺服定频旋转控制器(12)和转盘动力轴心(21)，转盘动力轴心(21)的上表面的轴心为煤层气水合固化皿轮毂(19)的中心，伺服定频旋转控制器(12)通过转盘动力轴心(21)驱动煤层气水合固化皿轮毂(19)旋转。4.根据权利要求1所述的煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，气体输送与压力自动控制装置包括静音空气压缩机(1)、防爆气体增压泵(2)、气体恒压流量控制器(3)、高压截止阀(4)、煤层气缓冲储罐(5)、气体法兰阀(27)和气体缓冲罐(33)，煤层气缓冲储罐(5)的一端在气体法兰阀(27)的开启下接入煤层气抽采泵，由煤层气抽采泵将瓦斯气体泵入煤层气缓冲储罐(5)内储存，利用静音空气压缩机(1)驱动防爆气体增压泵(2)，将煤层气缓冲储罐(5)内储存的瓦斯气体在恒压流量控制器(3)的恒压控制下通过气体缓冲罐(33)输入到夹套式高压密封温度箱(18)内。5.根据权利要求1所述的煤层气连续水合固化与储运一体化装置，其特征在于，高压自动输水喷雾装置还包括高压液体流量控制器(13)、液体增压泵(14)、水箱(15)和截止阀(16)，水箱(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，吴强，张保勇，张辉，刘传海，徐锋，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23