CN102814101A - 煤层气储运和解吸应用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气储运和解吸应用装置，包括气罐和对煤层气具有强吸附功能的吸附介质，所述气罐上安装有进气阀、出气阀、安全阀、温度表和压力表，所述吸附介质填充于所述气罐内。本发明通过在气罐内填充对煤层气具有强吸附功能的吸附介质，无需预先对气体进行深度压缩，即能满足灌装和运输要求，显著地节约了能源，提高了灌装及运输安全性；另外，采用本发明所述煤层气储运和解吸应用装置储运煤层气，其气体压力不超过10MPa，且由于煤层气腐蚀性低，所以对气罐的材料要求低，制造成本低。

Description

煤层气储运和解吸应用装置

技术领域

本发明涉及一种煤层气储运装置，尤其涉及一种无需深度压缩气体的煤层气储运和解吸应用装置。 

背景技术

煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分的非常规天然气，属于天然气的一种，甲烷占80%-90%，是煤化工程中产生的气体，与煤共存，又称瓦斯，是一种潜在的洁净能源，蕴藏量极为丰富。据国际能源机构估计，全球陆上煤田埋深超过2000米的煤层气资源约为260万亿m3，是常规天然气探明储量的两倍多。我国煤层气资源丰富，全国大于5000亿m3的含煤层气盆地共有14个，埋深2000m以浅的煤层气地质资源量约为36万亿m3。1000m以内、1000-1500m和1500-2000m的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。然而，由于一系列技术难题，我国煤层气的利用率很低。这些技术难题主要包括开采技术和储运技术，其中开采技术随着广泛研究已经逐渐成熟，而气体储运难题则没有取得长足的进展。传统的气体储运方式为压缩运输，其储运罐的压力高达25MPa，在灌装和运输可燃性气体时非常危险，严重限制了煤层气的应用。 

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无需深度压缩气体的煤层气储运和解吸应用装置。 

本发明通过以下技术方案来实现上述目的： 

本发明所述煤层气储运和解吸应用装置包括气罐和对煤层气具有强吸附功能的吸附介质，所述气罐上安装有进气阀、出气阀、安全阀、温度表和压力表，所述吸附介质填充于所述气罐内。

进一步，所述吸附介质内安装有换热管；所述换热管为列管式换热管或S形换热管。换热管直接安装于吸附介质内部，加热后能够快速实现对煤层气的热解吸，使煤层气的排气更加彻底。 

具体地，所述吸附介质为包括但不限于活性炭、分子筛和膨润土中的一种。这些都是常规的气体强吸附材料，对气体的吸附效果好且量大价廉。 

进一步，所述气罐的罐壁为夹层结构，所述气罐的夹层空间内安装有电热管；所述气罐的外层罐壁上设置有与所述夹层空间相通的热介质入口。增加夹层空间后，对吸附介质的加热方式更多，可以选择其中一种或多种进行组合加热，达到最佳的煤层气热解吸效果。气罐的外层罐壁采用隔热效果好的材料，已达到保温隔热的效果，气罐的内层罐壁采用传热效果好的材料，已达到快速传热的效果。 

作为优选，所述气罐的上端设置有可拆卸的密封盖，所述安全阀、所述进气阀、所述出气阀、所述温度表和所述压力表安装于所述密封盖上。 

进一步，所述安全阀的出气口与外置的集气瓶的入气口连接。如果气罐内部气体压力超过设定值，安全阀会自动开启，实现泄压，同时经安全阀排放的煤层气被收集在集气瓶中回收使用。 

为了使煤层气被吸附介质充分吸附，所述进气阀内接进气管，所述进气管的下端置于所述气罐的内底部。 

为了实现自动化控制，所述煤层气储运和解吸应用装置还包括控制柜，所述控制柜的控制输出端与各被控部件的控制输入端连接。 

本发明的有益效果在于： 

1、本发明通过在气罐内填充对煤层气具有强吸附功能的吸附介质，无需预先对气体进行深度压缩，即能满足灌装和运输要求，显著地节约了能源，提高了灌装及运输安全性；

2、采用本发明所述煤层气储运和解吸应用装置储运煤层气，其气体压力不超过10MPa，且由于煤层气腐蚀性低，所以对气罐的材料要求低，制造成本低；

3、在解吸使用煤层气时，当压力降低后，可采用电加热、热水加热、热蒸汽加热以及内部换热器加热和外部夹套加热等多种加热方式，加热煤层气从而促进气体解吸；

4、通过设置安全阀和集气瓶，当安全阀泄压时把释放的煤层气收集起来，一方面避免煤层气与空气混合形成爆炸性混合气体，引发安全事故，另一方面收集的煤层气可回收使用，避免资源浪费；

5、通过设置控制柜，能根据压力大小自动启动升温程序，减少手工操控，更精准的控制煤层气的解吸速率；

6、当气体完全解吸后，本发明所述煤层气储运和解吸应用装置可返回灌装点，多次重复使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明： 

如图1所示，本发明所述煤层气储运和解吸应用装置包括气罐8和对煤层气具有强吸附功能的吸附介质5，气罐8的上端设置有可拆卸的密封盖4，密封盖4上安装有进气阀10、出气阀3、安全阀1、温度表2和压力表9，吸附介质5填充于气罐8内；气罐8的罐壁为夹层结构，气罐8的夹层空间13内安装有电热管7；气罐8的外层罐壁上设置有与夹层空间13相通的热介质入口15，吸附介质5内安装有换热管6；换热管6为列管式换热管，也可以为S形换热管；安全阀1的出气口与外置的集气瓶12的入气口连接；进气阀10内接进气管14，进气管14的下端置于气罐8的内底部；所述煤层气储运和解吸应用装置还包括控制柜11，控制柜11的控制输出端与各被控部件的控制输入端连接，具体的被控部件根据实际需要而定，比如换热管6的热源开关、电热管7的电源开关、蒸汽热源的进气开关等。吸附介质5为包括但不限于活性炭、分子筛和膨润土中的一种，这些都是常规的气体强吸附材料，对气体的吸附效果好且量大价廉。

上述部件中，安全阀1为常规的弹簧式安全阀； 

温度表2和压力表9为常规的标准表；

进气阀10和出气阀3为普通的低压阀，其结构可为旋塞阀、球阀、蝶阀等；

密封盖4为可拆卸结构，带有密封垫圈，通过法兰和气罐8连接密封；

热蒸汽包括但不仅限于各种工厂废热蒸汽、地热水蒸汽、汽车排放尾气等热源；

换热管6为常规换热元件，具体为列管式换热管或S形换热管；

电热管7为普通电热元件，其外壳可以为不锈钢、紫铜管等金属材料，中心分布镍铬、铁铬等电热合金丝；

控制柜11为工业常用的自动控制系统，通过压力值来调节装置内升温程序；

气罐8的罐壁采用夹层结构，其内壁材料为传热效果好的铁、铝、铜、合金等金属材料，外壁材料为隔热效果好的碳钢等或涂上保温层的其他材料；

集气瓶12为常规的承压储罐，其材料为能承受10MPa压力的耐压材料，包括但不仅限于20、20R、16Mn、Q235等钢质材料。

结合图1，以一个具体实施例对本发明所述煤层气储运和解吸应用装置的加工、灌装及解吸方法说明如下： 

1、以活性炭为吸附介质5，预先填充在气罐8的内部；

2、在吸附介质5中安装好足够数量的列管式换热管6；

3、垫上密封圈，盖上密封盖4，关闭出气阀3；

4、接好进气管道，打开进气阀10，通过压力表9读数并以此控制所灌装气体量，当压力达到10MPa时候，关闭进气阀10，完成气体灌装；

5、当煤层气运输到目的地，需要解吸使用时，接好出气管路，慢慢打开出气阀3，煤层气随着压力降低逐步解吸；

6、当气体解吸速率下降，压力降低到设定值3.5MPa时，控制柜11自动启动升温程序，煤层气受热，气体解吸速率提高；

7、当煤层气全部解吸后，控制柜11自动关闭加热程序，完成本次解吸排气，然后将整个装置重新返回灌装，重复下一次灌装及解吸过程。

上述实施例只是本发明众多实施例中的一种，在此基础上还有很多其它实施例，无法一一描述，但只要是在气罐内填充吸附介质的结构基础上衍变而得的结构，均应视为侵犯本发明专利的权利。 

Claims (10)

1.一种煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：包括气罐和对煤层气具有强吸附功能的吸附介质，所述气罐上安装有进气阀、出气阀、安全阀、温度表和压力表，所述吸附介质填充于所述气罐内。

2.根据权利要求1所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述吸附介质内安装有换热管。

3.根据权利要求2所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述换热管为列管式换热管或S形换热管。

4.根据权利要求1或2所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述吸附介质为包括但不限于活性炭、分子筛和膨润土中的一种。

5.根据权利要求1所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述气罐的罐壁为夹层结构，所述气罐的夹层空间内安装有电热管。

6.根据权利要求5所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述气罐的外层罐壁上设置有与所述夹层空间相通的热介质入口。

7.根据权利要求1所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述气罐的上端设置有可拆卸的密封盖，所述安全阀、所述进气阀、所述出气阀、所述温度表和所述压力表安装于所述密封盖上。

8.根据权利要求1或7所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述安全阀的出气口与外置的集气瓶的入气口连接。

9.根据权利要求1或7所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述进气阀内接进气管，所述进气管的下端置于所述气罐的内底部。

10.根据权利要求1所述的煤层气储运和解吸应用装置，其特征在于：所述煤层气储运和解吸应用装置还包括控制柜，所述控制柜的控制输出端与各被控部件的控制输入端连接。

Images