CN117072865B - 一种煤层气开采用的气体存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气开采用的气体存储装置，涉及煤层气开采储存应用技术领域，该装置包括储气罐、以及将气体送入储气罐内的抽气系统；抽气系统和储气罐之间设置有湿度检测模块；湿度检测模块包括管体，所述管体内填充有吸水变色、且加热后恢复初始颜色的指示填料颗粒；湿度检测模块连接有高温供气装置和尾气处理装置；本发明通过将煤层气送入储气罐前，进行干燥并进行湿度检测，有利于提高煤层气的纯净度，同时避免储存罐内出现颗粒物沉积而发生堵塞的问题，提高储存装置的使用寿命，能够使气液分离，提高气体存储装置的存储能力。
Description
技术领域
本发明属于煤层气开采储存技术领域，具体为一种煤层气开采用的气体存储装置。
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，属于煤的伴生矿产资源，是一种洁净、优质的能源和化工原料。
煤层气开采后需要进行储存，传统的气体存储装置在对煤气存储过程中，无法有效的将煤气中的杂质过滤掉；储存过程中导致煤层气颗粒物沉积，长时间的使用导致储存装置出现堵塞问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种煤层气开采用的气体存储装置。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种煤层气开采用的气体存储装置，包括储气罐、以及将气体送入储气罐内的抽气系统；所述抽气系统包括两个并联的干燥箱；
所述抽气系统和储气罐之间设置有湿度检测模块；所述湿度检测模块包括管体，所述管体内填充有吸水变色、且加热后恢复初始颜色的指示填料颗粒；所述管体的两端分别设置有端板，一端的端板上连通设置有第一进气接头和第一排气接头，另一端的端板上连通设置有第二排气接头和第二进气接头。
所述第一进气接头和第二排气接头分别接通抽气系统和储气罐；所述第二进气接头接通高温供气装置；所述第一排气接头接通尾气处理装置。
进一步的，所述指示填料颗粒为无水硫酸铜颗粒或无水氯化钴颗粒；所述管体的端部设置有用于配合安装端板的翻边，所述端板和翻边之间通过螺栓连接；端板和翻边（701）之间设置有密封圈；
所述端板内侧壁设有可插入管体内侧的管状部，所述管状部的端部外周侧设置螺纹部，且所述管状部的端部螺纹连接端盖，所述端盖上开设排气孔；
所述管状部、端盖和端板形成的空间与第一进气接头和第二排气接头连通，或与第二进气接头和第一排气接头连通；且所述空间内填充有棉花。
更进一步的，所述管体内还设置有用于对指示填料颗粒进行支撑并分隔的间隔机构；
所述间隔机构包括位于一端的第一多孔板，所述第一多孔板的一侧设置有定位杆，所述定位杆上串设有多个第二多孔板，所述第二多孔板上设置有用于定位杆穿过的定位孔；
所述第一多孔板的另一侧面设置有纵横交错的槽道；
所述指示填料颗粒填充时，先在管体一端装配端板，并在管体内放入第一多孔板，然后控制管体呈竖直状，此时第一多孔板接触端板，再向管体内部填充指示填料颗粒，每填充一个高度，则放入一个第二多孔板，最后再在管体另一端装配端板。
进一步的，所述高温供气装置包括第二气泵，以及连通在第二气泵排气端的空气加热管，所述空气加热管接通第二进气接头；
所述尾气处理装置包括一内部设置有灼热铜网的陶瓷管，所述陶瓷管的末端通过一金属管接通至石灰水槽底部。
进一步的，所述抽气系统包括气泵，所述气泵的出气端通过Y型管路连通两个过滤箱，所述过滤箱连通干燥箱，所述干燥箱连通中间罐，两个所述中间罐均连通有压缩机，所述压缩机将气体压入储气罐内。
进一步的，所述湿度检测模块安装在压缩机和储气罐之间，或所述湿度检测模块安装在压缩机和中间罐之间。
更进一步，还包括控制系统，所述控制系统包括处理器，所述处理器连接网络摄像机A、网络摄像机B和网络摄像机C；
所述中间罐接通压力表A，所述储气罐接通压力表B，所述网络摄像机A、网络摄像机B分别正对压力表A和压力表B；
所述网络摄像机C正对所述湿度检测模块；
所述处理器上配合安装图像识别软件。
更进一步，所述第一进气接头、第一进气接头、第二排气接头和第一排气接头上均设置有电磁阀；
所述压缩机和中间罐之间的管路上设置第一电磁阀，所述中间罐和干燥箱之间的管路上设置第二电磁阀；所述储气罐和压缩机之间的管路上设置有第三电磁阀。
更进一步，所述干燥箱包括箱体，所述箱体内填充有干燥颗粒，所述箱体的顶部设置有第一进气口和第一出气口，所述箱体的底部设置第二进气口和第二出气口；
所述第一进气口和第二出气口分别接通过滤箱和中间罐；所述第二进气口和第一出气口分别接通高温供气装置和尾气处理装置；
位于所述箱体内底部距底侧面高度为H的位置固定有多孔支撑板，所述干燥颗粒堆在多孔支撑板的上方，位于所述干燥颗粒上方的箱体内还设置有压在干燥颗粒上的多孔压板。
更进一步的，还包括一机架，所述湿度检测模块和抽气系统均配合安装在所述机架上；所述机架上设置安装网络摄像机B的支柱，且所述机架的一侧形成用于放置储气罐的定位卡口。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明通过在将煤层气送入储气罐前，对煤层气进行干燥和过滤处理，除去煤层气中携带的煤颗粒、水分等，有利于提高煤层气的纯净度，同时避免储存罐内出现颗粒物沉积而发生堵塞的问题，提高储存装置的使用寿命，能够使气液分离，提高气体存储装置的存储能力。
附图说明
图1为本发明所述气体存储装置系统连接图；
图2为本发明所述的湿度检测模块外部结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图3中A-A处剖视图；
图5为本发明所述的湿度检测模块剖面结构示意图；
图6为本发明所述的干燥箱结构示意图；
图7为本发明所述的高温供气装置、尾气处理装置等组合使用状态图；
图8为本发明所述的机架结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
请参阅图1所示，本实施例提出一种煤层气开采用的气体存储装置，包括气泵1、气泵1的出气端通过Y型管路连通两个过滤箱2，过滤箱2连通干燥箱3，干燥箱3连通中间罐4，两个中间罐4均连通有压缩机5，压缩机5将气体压入储气罐8内。通过气泵1、过滤箱2、干燥箱3、中间罐4以及压缩机5组成抽气系统，使用时利用该抽气系统将煤层气送入储气罐8内进行存储，利用过滤箱2、干燥箱3对及时开采出的煤层气中的颗粒杂质和水进行去除。
本实施例中，压缩机5和中间罐4之间的管路上设置有湿度检测模块7和第一电磁阀10，中间罐4和干燥箱3之间的管路上设置第二电磁阀12；基于湿度检测模块7对湿度的检测，在使用时根据湿度检测模块7的检测结果，选择控制两个管路上的第一电磁阀10和第二电磁阀12的通断来控制气泵1将气体送入到其中一个过滤箱2内。
如图2，湿度检测模块7包括透明石英材质的管体70，管体70内填充有吸水变色、且加热后恢复初始颜色的指示填料颗粒，指示填料颗粒选用无水硫酸铜颗粒或无水氯化钴颗粒；当通过湿度检测模块7检测到待送入到储气罐8内煤层气含有水时，也即此时指示填料颗粒吸收了水，则此时指示填料颗粒失去了再次使用的作用，因此需要对吸收了水的无水硫酸铜颗粒或无水氯化钴颗粒加热去除水。
如图3-4，在管体70的端部设置有用于配合安装端板71的翻边701，端板71和翻边701之间通过螺栓连接、且二者之间设置密封圈72；同时一端的端板71上连通设置有第一进气接头710和第一排气接头713，另一端的端板71上连通有第二排气接头712和第二进气接头711；第一进气接头710接通抽气系统的中间罐4；第二排气接头712接通储气罐8；第二进气接头711接通高温供气装置；第一排气接头713接通尾气处理装置；且第一进气接头710、第二进气接头711、第二排气接头712和第一排气接头713上分别设置电磁阀；在使用时，当需要对吸收有水的指示填料颗粒进行加热干燥脱水时，此时控制第一进气接头710和第二排气接头712连接的电磁阀关闭，并打开第二进气接头711和第一排气接头713的电磁阀，利用高温供气装置产生的高温空气对指示填料颗粒进行加热干燥脱水，待指示填料颗粒恢复初始颜色即可。
可以理解的是，在上述基础上，如图5，端板71内侧壁设置有可插入管体70内侧的管状部73，管状部73的端部外周侧设置螺纹部，且管状部73的端部螺纹连接端盖74，端盖74上开设排气孔741；管状部73、端盖74和端板71形成的空间与第一进气接头710和第二排气接头712连通，或与第二进气接头711和第一排气接头713连通；且所述空间内填充有棉花，利用棉花的设置，避免在通气过程中，气流带动指示填料颗粒从管体70内排出。
使用时，煤层气从管体70的一端流入，并通过另一端流出；此时管体70的流入端较流出端吸收更多的水分；然后通过控制高温气体从吸收较少水分的一端流入管体70内，并从另一端流出，提高了高温气体对管体70内指示填料颗粒干燥脱水效率。
为了避免在通入高速气流时，伴随气流的作用指示填料颗粒在管体70内发生跳动的情况出现，在管体70内还设置有用于对指示填料颗粒进行支撑并分隔的间隔机构；间隔机构包括位于一端的第一多孔板75，第一多孔板75的一侧设置有定位杆76，定位杆76上串设有多个第二多孔板77，第二多孔板77上设置有用于定位杆76穿过的定位孔771；第一多孔板75的另一侧面设置有纵横交错的槽道；指示填料颗粒填充时，先在管体70一端装配端板71、并在管体70内放入第一多孔板75，然后控制管体70呈竖直状，此时第一多孔板75接触端板71，再向管体70内部填充指示填料颗粒，每填充一个高度，则放入一个第二多孔板77，最后再在管体70另一端装配端板71，利用第一多孔板75和第二多孔板77组成的间隔机构，将位于管体70内部分隔形成多个独立的用于填充指示填料颗粒的填充空间，同时配合上述提供的指示填料颗粒填充方式，方便对位于管体70内任一填充空间内的指示填料颗粒进行压实；同时由第一多孔板75和第二多孔板77组成的间隔机构，结构简单，且在指示填料颗粒填充过程中安装操作方便。
通过槽道的设置，方便当第一多孔板75抵靠到端盖74上时，通过端盖74排出的气体可通过槽道溢流到位于端盖74外周侧，并通过第一多孔板75进入到位于第一多孔板75和第二多孔板77形成的区域内。
压缩机5和中间罐4之间的管路上并联一湿度检测模块7；当然湿度检测模块7也可串联在压缩机5和中间罐4之间的管路上，或湿度检测模块7并联在压缩机5和储气罐8之间的管路上，或湿度检测模块7串联在压缩机5和储气罐8之间的管路上。
通过气泵1先将煤层气泵入到中间罐4内进行暂存，然后利用压缩机5将中间罐4内的煤层气送入储气罐8。
具体的，中间罐4和储气罐8上分别接通压力表A和压力表B，使用时，当压力表A检测到中间罐4内部压强达到预设值P1时，此时控制气泵1将煤层气送入到另一中间罐4内、且同时控制压缩机5将该中间罐4内气体送入到储气罐8内进行存储，当检测到此时该中间罐4内气压恢复至环境气压P0时，关闭压缩机5即可；同时在本发明中，当压力表B检测到储气罐8内部压强达到预设值P2时，此时停止向该储气罐8内送气，通过压缩机5将气体送入另一储气罐8内即可。
可通过控制气泵1和压缩机5的功率变化，来保证在控制压缩机5将一中间罐4内部气压由P1抽至P0时，同步完成气泵1将另一中间罐4内部气压由P0提升至P1。
也即，在初始控制压缩机5向储气罐8送气气体时，通过检测到的储气罐8内部压强P3，保持压缩机5功率不变的前提下，计算控制压缩机5将一中间罐4内部气压由P1抽至P0时的耗时T1；然后在根据需要将另一中间罐4内部气压由P0提升至P1以及耗时T1来对气泵1的实际工作功率进行调整。
在本发明中，为了实现智能化的控制，以及减少因储气罐8更换时需要重新接线，本发明中的压力表A和压力表B采用指针压力表，具体本发明采用y-100；同时设置有分别正对压力表A和压力表B的网络摄像机A、网络摄像机B，且网络摄像机A、网络摄像机B连接处理器，且处理器还连接正对湿度检测模块7的网络摄像机C，并处理器上配合安装图像识别软件。
使用时，通过网络摄像机A、网络摄像机B、网络摄像机C分别对压力表A、压力表B和湿度检测模块7进行拍照；处理器上的图像识别软件通过对接收的照片进行分析，可获得此时中间罐4和储气罐8的内部压强，以及判断进入储气罐8内气体是否含水，进而判断中间罐4前方的干燥箱3是否失去干燥功能。
为了方便控制压缩机5将气体可选择的压入到相应的储气罐8内，在储气罐8和压缩机5之间的管路上设置有第三电磁阀13。
当然，可以理解的是，在一些可能的实施例中，高温供气装置包括第二气泵6、连通在第二气泵6排气端的空气加热管60，空气加热管60接通第二进气接头711；高温供气装置或为其他能够通过加热等方式获得高温气体的设备；该高温供气通入管体70内部时能对五水硫酸铜加热使其脱去结合的水分子变成无水硫酸铜。
同时，如图6所示，干燥箱3包括箱体30，箱体30内填充有干燥颗粒31，箱体30的顶部设置有第一进气口301和第一出气口302，箱体30的底部设置第二进气口303和第二出气口304；第一进气口301和第二出气口304分别接通过滤箱2和中间罐4；第二进气口303和第一出气口302分别接通高温供气装置和尾气处理装置；本发明在对气体进行干燥时，待干燥的煤层气通过箱体30的顶部进入，并通过干燥颗粒31进行干燥；当干燥颗粒31吸收足够水分后，失去干燥功能，此时从箱体30底部的第二进气口303通入高温空气，利用高温空气带走干燥颗粒31吸收的水分。干燥颗粒31干燥时采用底部进气顶部出气，干燥颗粒31行使干燥功能时采用顶部进气底部出气。
箱体30内底部距底侧面高度为H的位置固定有多孔支撑板32，干燥颗粒31堆在多孔支撑板32的上方，位于干燥颗粒31上方的箱体30内还设置有压在干燥颗粒31上的多孔压板33，采用多孔支撑板32和多孔压板33的配合设置，避免在气流经干燥颗粒31时，造成干燥颗粒31表面振动、甚至在气流作用下伴随气流涌出箱体30。
如图7，尾气处理装置包括一内部设置有灼热铜网91的陶瓷管9，陶瓷管9的末端通过一金属管接通至石灰水槽底部；由于干燥颗粒31在干燥后，内部存储的气体为煤层气，若直接排放，会造成一定的安全隐患，采用灼热铜网91完成对煤层气的燃烧处理。
可以理解的是，如图8，本发明中湿度检测模块7和抽气系统均配合安装在一机架1a上；机架110上设置安装网络摄像机B的支柱，且机架110的一侧形成用于放置储气罐8的定位卡口111。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，包括储气罐（8）、以及将气体送入储气罐（8）内的抽气系统；所述抽气系统包括两个并联的干燥箱（3）；
所述抽气系统和储气罐（8）之间设置有湿度检测模块（7）；所述湿度检测模块（7）包括管体（70），所述管体（70）内填充有吸水变色、且加热后恢复初始颜色的指示填料颗粒；所述管体（70）的两端分别设置有端板（71），一端的端板（71）上连通设置有第一进气接头（710）和第一排气接头（713），另一端的端板（71）上连通设置有第二排气接头（712）和第二进气接头（711）；
所述第一进气接头（710）和第二排气接头（712）分别接通抽气系统和储气罐（8）；所述第二进气接头（711）接通高温供气装置；所述第一排气接头（713）接通尾气处理装置；
所述尾气处理装置包括一内部设置有灼热铜网（91）的陶瓷管（9），所述陶瓷管（9）的末端通过一金属管接通至石灰水槽底部；
所述干燥箱（3）接通尾气处理装置；
所述指示填料颗粒为无水硫酸铜颗粒或无水氯化钴颗粒；所述管体（70）的端部设置有用于配合安装端板（71）的翻边（701），所述端板（71）和翻边（701）之间通过螺栓连接；端板（71）和翻边（701）之间设置有密封圈（72）；
所述端板（71）内侧壁设有可插入管体（70）内侧的管状部（73），所述管状部（73）的端部外周侧设置螺纹部，且所述管状部（73）的端部螺纹连接端盖（74），所述端盖（74）上开设排气孔（741）；
所述管状部（73）、端盖（74）和端板（71）形成的空间与第一进气接头（710）和第二排气接头（712）连通，或与第二进气接头（711）和第一排气接头（713）连通；且所述空间内填充有棉花；
所述管体（70）内还设置有用于对指示填料颗粒进行支撑并分隔的间隔机构；
所述间隔机构包括位于一端的第一多孔板（75），所述第一多孔板（75）的一侧设置有定位杆（76），所述定位杆（76）上串设有多个第二多孔板（77），所述第二多孔板（77）上设置有用于定位杆（76）穿过的定位孔（771）；
所述第一多孔板（75）的另一侧面设置有纵横交错的槽道；
所述指示填料颗粒填充时，先在管体（70）一端装配端板（71），并在管体（70）内放入第一多孔板（75），然后控制管体（70）呈竖直状，此时第一多孔板（75）接触端板（71），再向管体（70）内部填充指示填料颗粒，每填充一个高度，则放入一个第二多孔板（77），最后再在管体（70）另一端装配端板（71）；
所述抽气系统包括气泵（1），所述气泵（1）的出气端通过Y型管路连通两个过滤箱（2），所述过滤箱（2）连通干燥箱（3），所述干燥箱（3）连通中间罐（4），两个所述中间罐（4）均连通有压缩机（5），所述压缩机（5）将气体压入储气罐（8）内。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，所述高温供气装置包括第二气泵（6），以及连通在第二气泵（6）排气端的空气加热管（60），所述空气加热管（60）接通第二进气接头（711）。
3.根据权利要求1所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，所述湿度检测模块（7）安装在压缩机（5）和储气罐（8）之间，或所述湿度检测模块（7）安装在压缩机（5）和中间罐（4）之间。
4.根据权利要求3所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括处理器，所述处理器连接网络摄像机A、网络摄像机B和网络摄像机C；
所述中间罐（4）接通压力表A，所述储气罐（8）接通压力表B，所述网络摄像机A、网络摄像机B分别正对压力表A和压力表B；
所述网络摄像机C正对所述湿度检测模块（7）；
所述处理器上配合安装图像识别软件。
5.根据权利要求4所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，所述第一进气接头（710）、第一进气接头（710）、第二排气接头（712）和第一排气接头（713）上均设置有电磁阀；
所述压缩机（5）和中间罐（4）之间的管路上设置第一电磁阀（10），所述中间罐（4）和干燥箱（3）之间的管路上设置第二电磁阀（12）；所述储气罐（8）和压缩机（5）之间的管路上设置有第三电磁阀（13）。
6.根据权利要求5所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，所述干燥箱（3）包括箱体（30），所述箱体（30）内填充有干燥颗粒（31），所述箱体（30）的顶部设置有第一进气口（301）和第一出气口（302），所述箱体（30）的底部设置第二进气口（303）和第二出气口（304）；
所述第一进气口（301）和第二出气口（304）分别接通过滤箱（2）和中间罐（4）；所述第二进气口（303）和第一出气口（302）分别接通高温供气装置和尾气处理装置；
位于所述箱体（30）内底部距底侧面高度为H的位置固定有多孔支撑板（32），所述干燥颗粒（31）堆在多孔支撑板（32）的上方，位于所述干燥颗粒（31）上方的箱体（30）内还设置有压在干燥颗粒（31）上的多孔压板（33）。
7.根据权利要求4-6任一项所述的一种煤层气开采用的气体存储装置，其特征在于，还包括一机架（110），所述湿度检测模块（7）和抽气系统均配合安装在所述机架（110）上；所述机架（110）上设置安装网络摄像机B的支柱，且所述机架（110）的一侧形成用于放置储气罐（8）的定位卡口（111）。
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