CN115445402A - 一种应用在输送管道上的煤层气干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用在输送管道上的煤层气干燥系统,涉及煤层气干燥技术领域，包括在输送管道上间隔设有第一旁路管道、第二旁路管道，且在第一旁路管道上设有第一气阀，在第二旁路管道上设有第二气阀；第三气阀，设于输送管道上；干燥管路，该干燥管路设于输送管道侧方，干燥管路的一端与第一旁路管道的出气口连接，其另一端与第二旁路管道的进气口连接；干燥装置，该干燥装置设置在干燥管路上，干燥装置内设有吸附部件用于滤除煤层气气体所含水汽。本发明的煤层气干燥系统通过在输送管道的两个旁路管道之间设置干燥管路以及装置，解决了现有技术中干燥设备无法灵活应用于输送管道上，结构简单，拆装方便。

Description

一种应用在输送管道上的煤层气干燥系统

技术领域

本发明属于煤层气干燥技术领域，具体是涉及一种应用在输送管道上的煤层气干燥系统。

背景技术

煤层气是与煤伴生、共生的气体资源，指储存在煤层中的烃类气体，以甲烷为主要成分，属于非常规天然气。煤层气以吸附在煤基质颗粒表面为主，部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，是一种新崛起的洁净能源和化工原料。煤层气在初步采集过后气体中会携带少量的水汽，这些水汽如果不能够较好地滤除，会对煤层气的利用造成极大的影响，不仅如此，煤层气中含有的水汽会加快输气管道内壁的锈蚀速率，降低输气管道的使用寿命，增大了安全事故发生的概率。现有技术中大多是将煤层气通入到专用的脱水干燥设备进行处理，这种脱水干燥设备一般体型较大，结构复杂，制造成本较高，且无法灵活地适用在煤层气输送管道上。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够拆装应用在输送管道上的煤层气干燥系统，为了达到本发明目的，本发明的煤层气干燥系统包含：

在所述输送管道上间隔设有第一旁路管道、第二旁路管道，且在所述第一旁路管道上设有第一气阀，在所述第二旁路管道上设有第二气阀；

第三气阀，该第三气阀安装在所述第一旁路管道侧方的输送管道上，且第三气阀设于靠向第二旁路管道一侧；

一干燥管路，该干燥管路设于所述输送管道侧方，干燥管路的一端与第一旁路管道的出气口连接，其另一端与第二旁路管道的进气口连接；

至少一个的干燥装置，该干燥装置设置在所述干燥管路上，干燥装置内设有吸附部件用于滤除煤层气气体所含水汽。

进一步的，所述干燥装置由串联在所述干燥管路上的第一干燥装置与第二干燥装置组成；所述系统还包含：

第一管路，该第一管路两端分别与第一干燥装置进、出口两侧的干燥管路连接；

第二管路，该第二管路两端分别与第二干燥装置进、出口两侧的干燥管路连接；

第四气阀，该第四气阀设置在第一管路进气管口与第一干燥装置进气口之间的干燥管路上；

第五气阀，该第五气阀设置在第一管路上；

第六气阀，该第六气阀设置在第二管路上；

第七气阀，该第七气阀设置在第二管路进气管口与第二干燥装置进气口之间的干燥管路上。

进一步的，所述干燥装置包含：

一长方体形的壳体，该壳体内设有壳腔，且在壳体两端分别开设有一进气口、一出气口，所述进气口与出气口的内端均与壳腔连通，进气口与出气口的外端均与干燥管路连接；

一透气吸水弹性部件，该弹性部件隔设于壳腔的中间位置，且其纵截面形状与壳腔的相适配；

一对金属滤材，该金属滤材包括周边设有的外框及中心设有的用于拦截水汽的滤网，所述两个金属滤材分别立式隔设在弹性部件两侧的壳腔中，且金属滤材的纵截面形状与壳腔的相适配；

在所述弹性部件两端下方的壳体底部分别开设有一连通壳腔的条形滑槽，各所述条形滑槽中均配合设置有一滑块，滑块顶部固定连接所述外框底部，各滑块底部均设有一水平横置的滑板，所述滑板封堵在所述条形滑槽下方，并与所述壳体底部贴合连接；在所述滑板底部设有一凸出部，在凸出部中固定安装有一丝杆螺母，拖动所述凸出部可使得滑块于条形滑槽中移动，将滑块向所述弹性部件方向移动时，条形滑槽打开，壳腔与外界连通；

一电机，该电机卧式固定安装在壳体一端底部；

一滚珠双向丝杆，该滚珠双向丝杆水平横置在壳体下方，滚珠双向丝杆的一端连接在电机的动力端，滚珠双向丝杆包括其中间两侧分别设有的一正向螺纹段、一反向螺纹段；

其中，所述滚珠双向丝杆穿设两个凸出部，且两个凸出部中设置的丝杆螺母分别与正向螺纹段、反向螺纹段配合连接，即通过电机启动转动滚珠双向丝杆，将其滚珠双向丝杆回转运动转换成丝杆螺母的线性运动，进而带动弹性部件两边金属滤材的相对或相背移动，实现对弹性部件的挤压，以及实现条形滑槽的打开。

优选的，所述透气吸水弹性部件采用过滤海棉、活性炭海绵或碳纤维海绵中的任一；所述金属滤材采用泡沫镍、泡沫铝或泡沫铝合金中的任一。

进一步的，所述外框、滑块、滑板以及凸出部均采用导热性材料。

更进一步的，在各所述凸出部底部均设有一散热翅片，在所述壳体底部边沿处分别设有一前挡板、后挡板，前挡板与后挡板之间形成一通风通道，各所述散热翅片位于与之对应的条形滑槽下方的通风通道中。

更进一步的，在所述壳体顶部设有一可拆除的壳盖，在所述壳盖两端均开设有一凹槽，在壳体上设有阶梯式的搭台结构，壳盖两端通过所述凹槽搭接在搭台结构上，壳盖与壳体通过在搭台结构处位置设置螺钉或螺栓可拆卸式连接，在所述壳盖顶部设有把手。

本发明具有如下的有益效果：

(1)本申请实施例通过在输送管道的两个旁路管道之间设置干燥管路以及装置，解决了现有技术中干燥设备无法灵活应用于输送管道上，本实施例的干燥系统结构简单，拆装方便；

(2)本申请实施例设计的干燥装置，解决了煤层气中水汽滤除干燥、装置无法自动排水等问题，该种干燥装置通过设置透气吸水弹性部件、弹性部件两端的金属滤材、壳体底部开设的条形滑槽以及带动金属滤材移动挤压弹性部件的动力传动部件等，一是是实现了煤层气中水份的高效滤除，二是达到对弹性部件挤压脱水，便于后期持续使用的效果，三是在挤压脱水过程中，壳腔内“捕捉”收集的液态水会自动被“排挤”到金属滤材侧方的条形滑槽处排出，具有三重技术效果。

(3)本申请实施例通过在凸出部底部设置散热翅片和通风通道，以及将外框、滑块、滑板以及凸出部设置成导热性材质，解决了金属滤材难以“捕捉”到水汽的问题，且上述结构的设计正好可以巧妙的利用经条形滑槽排出的液态水，液态水滴落至下方的散热翅片上，在通风通道中，散热翅片可实现快速降温并换热至金属滤材，水汽遇到温度较低的金属滤材会加快液化，提高了金属滤材对煤层气中水汽的“捕捉”效率。

(4)本申请实施例通过设置控制模块及系统，可实现对干燥系统的远程操控，更具有高效性和智能化，省时省力。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意图(干燥系统启用)；

图3是本发明实施例1中干燥装置的结构示意图；

图4是本发明实施例1中干燥装置的结构示意图(电机带动两边金属滤材挤压中间的弹性部件)；

图5是本发明实施例1中干燥装置的结构示意图(壳盖打开)；

图6是本发明实施例1中干燥装置的外部立体结构简图；

图7是本发明实施例2中的结构示意图；

图8是本发明实施例3中的结构示意图(第一干燥装置启用，第二干燥装置未启用)；

图9是本发明实施例3中的结构示意图(第一干燥装置未启用，第二干燥装置启用)；

图中标记为：

1、第一旁路管道；2、第二旁路管道；3、第一气阀；4、第二气阀；5、第三气阀；6、干燥管路；

7、干燥装置；71、第一干燥装置；72、第二干燥装置；701、壳体；702、壳腔；703、进气口；704、出气口；705、弹性部件；706、金属滤材；707、外框；708、条形滑槽；709、滑块；710、滑板；711、凸出部；712、丝杆螺母；713、电机；714、双向丝杆；715、正向螺纹段；716、反向螺纹段；717、壳盖；718、凹槽；719、搭台结构；720、把手；

8、第一管路；9、第二管路；10、第四气阀；11、第五气阀；12、第六气阀；13、第七气阀；14、散热翅片；15、前挡板；16、后挡板；17、通风通道；18、输送管道。

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。

实施例1

本实施例提出了一种应用在输送管道18上的煤层气干燥系统，如图1所示，该系统包括：

在输送管道18上间隔设有的第一旁路管道1、第二旁路管道2，且在第一旁路管道1上设有第一气阀3，在第二旁路管道2上设有第二气阀4；

第三气阀5，该第三气阀5安装在第一旁路管道1侧方的输送管道18上，且第三气阀5设于靠向第二旁路管道2一侧；

一干燥管路6，该干燥管路6设于输送管道18侧方，干燥管路6的一端与第一旁路管道1的出气口连接，其另一端与第二旁路管道2的进气口连接；

一干燥装置7，该干燥装置7设置在干燥管路6上，干燥装置7内设有吸附部件用于滤除煤层气气体所含水汽。

具体的，如图3-图6所示，本实施例的干燥装置7包含：

一长方体形的壳体701，该壳体701内设有与壳体701形状相匹配的壳腔702，且在壳体701两端分别开设有一进气口703、一出气口704，所述进气口703与出气口704的内端均与壳腔702连通，进气口703与出气口704的外端均与干燥管路6连接；

一透气吸水弹性部件705，该弹性部件705为长方体形状，其隔设于壳腔702的中间位置，且弹性部件705纵截面形状与壳腔702的相适配，即弹性部件705前后上下四个方向的侧部均与壳腔702内壁贴合连接；优选的，透气吸水弹性部件705可采用过滤海棉、活性炭海绵或碳纤维海绵中的任一。

一对面板状的金属滤材706，该金属滤材706包括周边设有的外框707以及中心位置设有用于“拦截”水汽液化的滤网，优选的，金属滤材706可采用泡沫镍、泡沫铝或泡沫铝合金中的任一，两个金属滤材706分别立式隔设在弹性部件705两侧的壳腔702中，且金属滤材706的纵截面形状与壳腔702的相适配，即外框707边部与壳体内壁贴合接触连接。

在本实施例中，在弹性部件705两端下方的壳体701底部分别开设有一连通壳腔702的条形滑槽708，各条形滑槽708中均配合设置有一滑块709，滑块709顶部固定连接所述外框707底部，各滑块709底部均设有一水平横置的滑板710，滑板710封堵在所述条形滑槽708下方，并与壳体701底部贴合连接；在滑板710底部设有一凸出部711，在凸出部711中固定安装有一丝杆螺母712，拖动所述凸出部711可使得滑块709于条形滑槽708中移动，将滑块709向弹性部件705方向移动时，滑板710移动，条形滑槽708打开，壳腔702与外界连通。

一电机713，该电机713卧式固定安装在壳体701一端底部。

一滚珠双向丝杆714，该滚珠双向丝杆714水平横置在壳体701下方，滚珠双向丝杆714的一端连接在电机713的动力端，滚珠双向丝杆714包括其中间两侧分别设有的一正向螺纹段715、一反向螺纹段716。

其中，滚珠双向丝杆714穿设两个凸出部711，且两个凸出部711中设置的丝杆螺母712分别与正向螺纹段715、反向螺纹段716配合连接，即通过电机713启动正反转动滚珠双向丝杆714，将其滚珠双向丝杆714回转运动转换成丝杆螺母712的线性运动，进而带动弹性部件705两边金属滤材706的相对或相背移动，可实现对弹性部件705的挤压脱水，亦可以实现条形滑槽708的打开排水。

另外，为了便于更换弹性部件705以及对干燥装置7的维护，在壳体701顶部设有一可拆除的壳盖717，在壳盖717两端均开设有一凹槽718，在壳体701上设有阶梯式的搭台结构719，壳盖717两端通过所述凹槽718搭接在搭台结构719上，壳盖717与壳体701通过在搭台结构719处位置设置螺钉或螺栓可拆卸式连接，在壳盖717顶部设有把手720，使用者通过把手720打开壳盖717可见壳腔702内部结构。

本实施例的煤层气干燥系统工作原理如下：

(1)未启用状态：第一气阀3与第二气阀4关闭，第三气阀5打开，如图1所示。

(2)干燥状态：如图2所示，打开第一气阀3与第二气阀4，关闭第三气阀5，煤层气从旁路管道与干燥管路6流通，在经过干燥装置7时，煤层气会先后经过三道水汽拦截“关卡”，一是壳腔702进气口703处的金属滤材706，二是壳腔702中间位置处的透气吸水弹性部件705，三是壳腔702出气口704处的金属滤材706；其中，金属滤材706优选采用泡沫金属材质，具有以下优势：泡沫金属透气多孔，可以实现水汽的过滤，泡沫金属制成的滤材或滤网具有一定结构强度、密度小重量轻、比表面积大、过滤透气性好，其中，比表面积大及滤材中的大量气孔结构可以“收纳”更多体积量的水汽，利于透出干煤层气，处理效率高，而且还能够便于水汽在泡沫气孔中凝聚成大颗粒水珠。

(3)装置排水，干燥装置7在长时间使用后，其内会累积一定量的液态水，尤其是弹性部件705这里，不及时将其内的液态水除去会影响煤层气的干燥，由此，设置的电机713及其传动机构，可带动弹性部件705两边的金属滤材706同步动作，实现对弹性部件705的挤压脱水；与此同时，由于原本封堵于条形滑槽708下方的滑板710随凸出部711的移动，条形滑槽708被打开，壳体701内的液态水会透过两侧的金属滤材706从条形滑槽708排出。

实施例2

基于实施例1，如图7所示，本实施例2的不同点在于：干燥管路6上串联有两个干燥装置7(第一干燥装置71与第二干燥装置72)，或多个干燥装置。

本实施例相比实施例1提高了系统的干燥效率及效果。

实施例3

基于实施例2，如图8-图9所示，本实施例2的不同点在于：系统还包含：

第一管路8，该第一管路8两端分别与第一干燥装置71进、出口两侧的干燥管路6连接；

第二管路9，该第二管路9两端分别与第二干燥装置72进、出口两侧的干燥管路6连接；

第四气阀10，该第四气阀10设置在第一管路8进气管口与第一干燥装置71进气口703之间的干燥管路6上；

第五气阀11，该第五气阀11设置在第一管路8上；

第六气阀12，该第六气阀12设置在第二管路9上；

第七气阀13，该第七气阀13设置在第二管路9进气管口与第二干燥装置72进气口703之间的干燥管路6上。

本实施例相比实施例2，通过气阀管路的增设能够实现第一干燥装置71与第二干燥装置72的交替使用，避免出现任一干燥装置7出现维护故障时，干燥系统必须停用的问题。

当第二干燥装置72维护或故障，使用第一干燥装置71时，打开第四气阀10与第六气阀12，关闭第五气阀11与第七气阀13，如图8所示。

当第一干燥装置71维护或故障，使用第二干燥装置72时，关闭第四气阀10与第六气阀12，打开第五气阀11与第七气阀13，如图9所示。

有关煤层气流向可参见附图中的箭头指向。

实施例4

基于实施例1，再次结合图3、图4以及图6所示，为了能够较快地实现水汽于金属滤材706上的有效快速冷凝，集聚成液态大水珠。本实施例巧妙地应用了泡沫金属具有优异的导热性能，为此，本实施例将所述外框707、滑块709、滑板710以及凸出部711均采用导热性材料，例如金属材料，且在各凸出部711底部均设有一散热翅片14，在壳体701底部边沿处分别设有一前挡板15、后挡板16，前挡板15与后挡板16之间形成一通风通道17，各散热翅片14位于与之对应的条形滑槽708下方的该通风通道17中。

本实施例设计的技术方案解决的是：如何实现水汽于金属滤材706上快速冷凝。

本实施例意想不到的效果在于：经条形滑槽708排出的液态水会正好坠落至下方的散热翅片14上，经通风通道17的设置，散热翅片14可实现快速降温换热至金属滤材706上，水汽遇到温度较低的金属滤材706会加快液化，提高了金属滤材706对煤层气中水汽的“捕捉”效率。

实施例5

在本实施例中，上述实施例中的各气阀均采用电控气阀，且煤层气干燥系统还包括其主要作用功能的控制器(未示出)、通信模块(未示出)、电源模块(未示出)、远程控制端(未示出)，其中，控制器与各所述气阀、电机713、通信模块、电源模块电性连接，远程控制端与控制器电性连接，或无线通讯连接。

使用者通过在远程控制端进行监测操控，当监测到输送管道18中煤层气中含水量较高，需要对干燥装置7进行“排水”时，暂时关闭第一气阀3与第二气阀4及打开第三气阀5，控制电机713启动，对装置进行如实施例1中的排水操作，当干燥装置7排水结束，可以使用时，再打开第一气阀3与第二气阀4及关闭第三气阀5，干燥系统再次启用。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外还需要说明的是，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，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用在输送管道上的煤层气干燥系统，在所述输送管道上间隔设有第一旁路管道、第二旁路管道，且在所述第一旁路管道上设有第一气阀，在所述第二旁路管道上设有第二气阀；

其特征在于，所述干燥系统包含：

第三气阀，该第三气阀安装在所述第一旁路管道侧方的输送管道上，且第三气阀设于靠向第二旁路管道一侧；

一干燥管路，该干燥管路设于所述输送管道侧方，干燥管路的一端与第一旁路管道连接，其另一端与第二旁路管道连接；

至少一个的干燥装置，该干燥装置设置在所述干燥管路上，干燥装置内设有吸附部件用于滤除煤层气气体所含水汽。

2.根据权利要求1所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，

所述干燥装置由串联在所述干燥管路上的第一干燥装置与第二干燥装置组成；

所述系统还包含：

第一管路，该第一管路两端分别与第一干燥装置进、出口两侧的干燥管路连接；

第二管路，该第二管路两端分别与第二干燥装置进、出口两侧的干燥管路连接；

第四气阀，该第四气阀设置在第一管路进气管口与第一干燥装置进气口之间的干燥管路上；

第五气阀，该第五气阀设置在第一管路上；

第六气阀，该第六气阀设置在第二管路上；

第七气阀，该第七气阀设置在第二管路进气管口与第二干燥装置进气口之间的干燥管路上。

3.根据权利要求1所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，所述干燥装置包含：

一长方体形的壳体，该壳体内设有壳腔，且在壳体两端分别开设有一进气口、一出气口，所述进气口与出气口的内端均与壳腔连通，进气口与出气口的外端均与干燥管路连接；

一透气吸水弹性部件，该弹性部件隔设于壳腔的中间位置，且其纵截面形状与壳腔的相适配；

一对金属滤材，该金属滤材包括周边设有的外框及中心设有的用于拦截水汽的滤网，所述两个金属滤材分别立式隔设在弹性部件两侧的壳腔中，且金属滤材的纵截面形状与壳腔的相适配；

在所述弹性部件两端下方的壳体底部分别开设有一连通壳腔的条形滑槽，各所述条形滑槽中均配合设置有一滑块，滑块顶部固定连接所述外框底部，各滑块底部均设有一水平横置的滑板，所述滑板封堵在所述条形滑槽下方，并与所述壳体底部贴合连接；在所述滑板底部设有一凸出部，在凸出部中固定安装有一丝杆螺母，拖动所述凸出部可使得滑块于条形滑槽中移动，将滑块向所述弹性部件方向移动时，条形滑槽打开，壳腔与外界连通；

一电机，该电机卧式固定安装在壳体一端底部；

一滚珠双向丝杆，该滚珠双向丝杆水平横置在壳体下方，滚珠双向丝杆的一端连接在电机的动力端，滚珠双向丝杆包括其中间两侧分别设有的一正向螺纹段、一反向螺纹段；

其中，所述滚珠双向丝杆穿设两个凸出部，且两个凸出部中设置的丝杆螺母分别与正向螺纹段、反向螺纹段配合连接，即通过电机启动转动滚珠双向丝杆，将其滚珠双向丝杆回转运动转换成丝杆螺母的线性运动，进而带动弹性部件两边金属滤材的相对或相背移动，实现对弹性部件的挤压，以及实现条形滑槽的打开。

4.根据权利要求3所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，所述透气吸水弹性部件优选为过滤海棉、活性炭海绵或碳纤维海绵中的任一。

5.根据权利要求3所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，所述金属滤材优选为泡沫镍、泡沫铝或泡沫铝合金中的任一。

6.根据权利要求3所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，所述外框、滑块、滑板以及凸出部均采用导热性材料。

7.根据权利要求3所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，在各所述凸出部底部均设有一散热翅片，在所述壳体底部边沿处分别设有一前挡板、后挡板，前挡板与后挡板之间形成一通风通道，各所述散热翅片位于与之对应的条形滑槽下方的通风通道中。

8.根据权利要求3所述的应用在输送管道上的煤层气干燥系统，其特征在于，在所述壳体顶部设有一可拆除的壳盖，在所述壳盖两端均开设有一凹槽，在壳体上设有阶梯式的搭台结构，壳盖两端通过所述凹槽搭接在搭台结构上，壳盖与壳体通过在搭台结构处位置设置螺钉或螺栓可拆卸式连接，在所述壳盖顶部设有把手。

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