一种煤层气处理方法及装置、发电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种煤层气处理方法及装置、发电系统，涉及煤层气处理技术领域，以使得处理后煤层气不仅具有较高的安全性能，而且保证处理后煤层气可以被资源化利用。该煤层气处理方法包括：向待处理煤层气加入碳质材料；利用所述碳质材料与所述待处理煤层气所含有的氧气进行氧化反应，使得所述待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物。该煤层气处理装置应用上述煤层气处理方法。本发明专利技术提供的煤层气处理方法及装置、发电系统用于煤层气处理中。发电系统用于煤层气处理中。发电系统用于煤层气处理中。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气处理方法及装置、发电系统


[0001]本专利技术涉及煤层气处理
，尤其涉及一种煤层气处理方法及装置、发电系统。

技术介绍

[0002]我国煤层气总地质资源储量为3.68
×
10
13
m3，相当于4.5
×
10
13
m3的标准煤，居世界第三位，与全国常规天然气资源储量相当。但由于甲烷浓度(摩尔百分比)范围在5％～16％的低浓度煤层气具有爆炸危险，出于安全考虑，通常被禁止直接利用。按照国家《煤矿安全规程》规定：对煤层气进行利用时，甲烷浓度不得低于30％；基于此，一般将甲烷浓度低于30％的煤层气定义为低浓度煤层气。
[0003]在井下抽采过程中低浓度煤层气占所抽采的煤层气总量的10％，这部分煤层气在矿区大多直接放空，但大量低浓度煤层气直接放空不仅浪费资源，而且容易对矿区的安全造成危险生产，并且引发严重温室效应等环境污染。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种煤层气处理方法及装置、发电系统，以对煤层气进行提浓度处理，使得处理后煤层气不仅具有较高的安全性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种煤层气处理方法，该煤层气处理方法包括：
[0006]投料步骤，所述投料步骤包括：向待处理煤层气加入碳质材料；
[0007]除氧步骤，所述除氧步骤包括：利用所述碳质材料与所述待处理煤层气所含有的氧气进行氧化反应，使得所述待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供的煤层气处理方法中，碳质材料与待处理煤层气所含有的氧气发生氧化反应，以使得待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物，从而消耗煤层气所含有的氧气，进而降低煤层气的爆炸可能性。而且，由于氧化反应所生成的产物为一氧化碳和/或二氧化碳等碳氧化物，不会对煤层气的后续应用产生不利影响，因此，本专利技术提供的煤层气处理方法可在保证煤层气应用前景的情况下，降低煤层气的爆炸可能性，从而在此基础上拓展煤层气的应用范围，减缓温室效应等环境污染。
[0009]本专利技术还提供了一种煤层气处理装置，该煤层气处理装置包括除氧单元以及设在所述除氧单元上的加热器，所述除氧单元至少开设有煤层气接入口、所述煤层气引出口以及用于投加含有的碳质材料的碳质材料投料口，所述煤层气接入口与煤层气输入管道连接，所述煤层气引出口与煤层气输出管道连接，所述煤层气输出管道用于与用气设备连通。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供的煤层气处理装置含有的除氧单元设有加热器、至少开设有煤层气接入口以及用于投加碳质材料的碳质材料投料口，且煤层气接入口与煤层气输入管道连接，因此，利用煤层气接入口将煤层气输入管道所输送的待处理煤层气通入除氧单元，利用碳质材料投料口向除氧单元中投加碳质材料，使得碳质材料与待处理煤层气所含有的氧气发生氧化反应。而碳质材料与待处理煤层气所含有的氧气发生氧化反应，
可以使得待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物，从而消耗煤层气所含有的氧气，进而降低煤层气的爆炸可能性。而且，由于氧化反应所生成的产物为一氧化碳和/或二氧化碳等碳氧化物，不会对煤层气的后续应用产生不利影响，因此，本专利技术提供的煤层气处理装置可在保证煤层气应用前景的情况下，降低煤层气的爆炸可能性，从而在此基础上拓展煤层气的应用范围，减缓温室效应等环境污染。
[0011]本专利技术还提供了一种发电系统，该发电系统包括作为用气设备的发电设备和上述煤层气处理装置；所述用气设备的燃料入口与所述煤层气处理装置所包括的煤层气输出管道连接。
[0012]与现有技术相比，本专利技术提供的发电系统的有益效果与上述煤层气处理装置的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0013]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0014]图1为本专利技术实施例提供的煤层气处理方法流程示意图一；
[0015]图2为本专利技术实施例提供的煤层气处理方法流程示意图二；
[0016]图3为本专利技术实施例提供的煤层气处理方法流程示意图三；
[0017]图4为本专利技术实施例提供的煤层气处理装置的框示意图一；
[0018]图5为本专利技术实施例提供的煤层气处理装置的框示意图二；
[0019]图6为本专利技术实施例提供的煤层气处理装置的框示意图三；
[0020]图7为本专利技术实施例提供的煤层气处理装置的使用方法流程示意图一；
[0021]图8为本专利技术实施例提供的煤层气处理装置的使用方法流程示意图二；
[0022]图9为本专利技术实施例提供的发电系统的框图一；
[0023]图10为本专利技术实施例提供的发电系统的框图二。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]在煤层气井下抽采过程中，一般矿区大多将甲烷摩尔百分比小于30％的低浓度煤层气矿区直接放空，使得矿区安全生产受到严重威胁，并且造成资源浪费，引发严重温室效应和环境污染。当前，低浓度煤层气利用方面面临如下两个关键挑战：
[0026]第一：低浓度煤层气热值低，难以直接利用，提浓成本高；例如：采购天然气与低浓度煤层气混合成甲烷摩尔百分比为50％～60％的气体供给民用，这解决了煤层气的利用问题，但需要采购天然气，增加了天然气购买投入成本。
[0027]第二：提浓处理和放空处理过程涉及甲烷爆炸区，风险大。例如：对低浓度煤层气进行催化燃烧时，不仅催化燃烧效率比较低，而且涉及甲烷爆炸区间，使得催化燃烧低浓度煤层气存在严重的安全隐患。
[0028]针对上述问题，本专利技术实施例提供的一种煤层气处理方法，该煤层气处理方法不仅适用于低浓度煤层气(甲烷摩尔百分比小于30％的煤层气)，也适用于需要使得其中可燃气浓度升高的煤层气(甲烷摩尔百分比大于或等于30％的煤层气)。该煤层气处理方法包括：
[0029]步骤S120：投料步骤，该投料步骤包括：
[0030]步骤S120a：向待处理煤层气加入碳质材料。该碳质材料含有单质碳，也可以含有其他可与氧气发生反应的碳物质。
[0031]步骤S130：除氧步骤，该除氧步骤包括：利用碳质材料与待处理煤层气所含有的氧气进行氧化反应，使得待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物。该碳氧化物可以为一氧化碳，也可以为二氧化碳，也可以为一氧化碳和二氧化碳的混合物。该碳氧化物的种类，则与参与氧化反应的碳质材料与待处理煤层气的比例有关。若碳氧化物为一氧化碳时，氧化反应后所获得的处理后煤层气所含有的可燃气浓度会有所提高，此处可燃气是指一氧化碳和甲烷。
[0032]由上可知，上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层气处理方法，其特征在于，包括：投料步骤，所述投料步骤包括：向待处理煤层气加入碳质材料；除氧步骤，所述除氧步骤包括：利用所述碳质材料与所述待处理煤层气所含有的氧气进行氧化反应，使得所述待处理煤层气含有的氧气转化为碳氧化物。2.根据权利要求1所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述投料步骤还包括：向待处理煤层气通入水蒸汽；所述碳质材料含有单质碳，所述除氧步骤还包括：在所述氧化反应所放出的热量的辅助下，所述水蒸汽与所述碳质材料所含有的单质碳发生吸热反应，获得处理后煤层气，使得所述处理后煤层气所含有的可燃气浓度大于待处理煤层气所含有的可燃气浓度。3.根据权利要求1所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述碳质材料为活性炭、活性半焦、活性焦、生物质焦中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为400℃-600℃，所述吸热反应的反应温度为400℃-600℃；所述可燃气为一氧化碳和氢气；和/或，所述投料步骤前，所述煤层气处理方法还包括：前输送步骤，所述前输送步骤包括：采用细水雾输送工艺输送待处理煤层气；和/或，所述投料步骤还包括：向所述待处理煤层气加入用于抑爆的二氧化碳。5.根据权利要求2所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述利用所述碳质材料与所述待处理煤层气所含有的氧气进行氧化反应后，所述煤层气处理方法还包括：净化步骤，所述净化步骤包括：对煤层气进行净化处理，获得净化煤层气；分路步骤，所述分路步骤包括：将所述净化煤层气分为成第一路净化煤层气和第二路净化煤层气，所述第一路净化煤层气用于供给第一类用气设备；提浓步骤，所述提浓步骤包括：采用变压吸附浓缩技术对所述第二路净化煤层气进行提浓，获得提浓煤层气；所述提浓煤层用于供给第二类用气设备。6.根据权利要求5所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述获得提浓煤层气后，所述煤层气处理方法还包括：掺混步骤，所述掺混步骤包括：将所述提浓煤层气与用于供给第一类用气设备的第一路净化煤层气混合；和/或，检测步骤，所述检测步骤包括：当所述提浓煤层气所含有的硫浓度不满足第二类用气设备设计要求时，将所述提浓煤层气作为处理后煤层气执行所述净化步骤；当所述提浓煤层气所含有的硫浓度和甲烷浓度均满足第二类用气设备设计要求时，所述提浓煤层气用于供给第二类用气设备。7.根据权利要求6所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述第二类用气设备设计要求是指所述煤层气的可燃气摩尔百分比大于或等于30％，所述煤层气的硫含量小于0.1ppm。
8.根据权利要求5所述的煤层气处理方法，其特征在于，所述对所述处理后煤层气进行净化处理包括：对所述处理后煤层气进行除尘处理和脱硫处理，获得净化煤层气。9.一种煤...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦强，何立新，刘书贤，王楠，赵香龙，刘冰，梁咏诗，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：