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今天是：歡迎光臨【中北國技】,愿與您共譜我國技術轉移事業(yè)和高新技術產業(yè)的新華章,！
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| 成果簡介 煤層氣俗稱瓦斯,。它是一種留存或吸附在煤層中、基本上未經轉移的可燃性氣體,，其成分95%以上是甲烷,。瓦斯爆炸引起的礦難是我國煤礦安全生產的最大威脅之一。據有關部門統(tǒng)計,，我國每年因瓦斯災害造成的死亡人數達2000人以上，因而瓦斯事故造成的人員傷亡和經濟損失,，在社會上形成很大負面影響,。同時，煤層氣也是一種寶貴的清潔能源和重要的化工原料,，其熱值與天然氣相當,，而且燃燒后很潔凈,，幾乎不產生任何廢氣，是上好的工業(yè),、化工,、發(fā)電和居民生活燃料。 我國的煤層氣資源極為豐富,，儲量占世界第一位,，約為美國的第三。但是美國的煤層氣開發(fā)和利用比較發(fā)達,，據1997年統(tǒng)計,，其煤層氣年產量比我國當年天然氣的全年總產量還要高。而我國煤層氣開發(fā)卻很少,，很少有工業(yè)上的應用,。煤層氣的特點是單井產量不高，單井鋪設管道外輸,，常常不合算,。地面打井開采的煤層氣純度很高，甲烷含量在95%以上,，利用起來還較為方便,，可以把許多口井的氣集中起來，然后鋪設管道向外輸送,?；蛘邔⑵湟夯瞥傻蜏氐囊夯簩託?，用槽車運送出去,，這樣更為靈活。但是采煤過程中抽放的煤層氣（可以稱為含氧煤層氣）,，壓力很低,，甲烷含量也低，約在50%左右,，有的甚至低至30%以下,。抽放的煤層氣中混有空氣。由于空氣中的氧氣是危險的助燃劑,，這就給煤層氣的加工和輸送帶來了困難,。這種含空氣的煤層氣通常只能就地使用或放空，煤層氣如對空排放,，其溫室氣體對大氣臭氧層的破壞是二氧化碳的21-23倍,。據報道，我國每年排入大氣的煤層氣就占全世界采煤排放的煤層氣總量的三分之一，這不但造成了嚴重的大氣污染,，也是很大的資源浪費,。如果能采用某種適當的方法，把含氧煤層氣中的煤層氣（主要是甲烷）和空氣分離出來,，然后將提純后的煤層氣液化,，這就極大地方便了運輸和利用。提純煤層氣液化后,，其體積將縮小600多倍,，比壓縮運輸成本低。與管道輸送相比,，液化運輸更為靈活,，可以隨著氣源和用戶的變化而改變運輸的路線。而且在氣量不大的情況下（每天幾萬至幾十萬標方）,，液化運輸的成本也更低,。 在目前能源緊缺的情況下，把原本無法很好利用的含氧煤層氣利用起來,，這是一件利國利民,、而且對企業(yè)也能產生經濟效益的大好事。 該研究所我國最早從事氣體制冷和液化設計,、成套集成的單位,。理化所研究人員在對我國各大煤礦的煤層氣資源進行考察后，仔細研究了含空氣煤層氣的特點,，首先提出了采用低溫分離的方法將煤層氣中的甲烷等可燃性氣體從混合氣中分離,、液化。 含氧煤層氣原料氣首先進行壓縮,、凈化處理,，然后進入冷箱中的分離塔進行降溫和分離。其中,，制冷系統(tǒng)主要由制冷壓縮機,、后冷卻器、透平膨脹機和熱交換器組成,。在裝置啟動之前,，制冷系統(tǒng)中充滿氮氣；裝置啟動之后,，制冷氣體經壓縮機壓縮, 再經過冷卻器冷卻,，然后進入冷箱，在換熱器中被反流的冷氣進一步降低溫度,，然后經透平膨脹機膨脹, 溫度和壓力都下降,，這股冷氣體與塔頂出來的冷氮氣匯合,，就是整個系統(tǒng)的冷源。 在冷箱中的換熱器里,，原料氣被膨脹后的低溫制冷氣體所冷卻，溫度降低到氣液兩相狀態(tài),。溫度下降后的含氧煤層氣經閥門減壓后進入分離塔,，其液體自上而下流過塔板，在分離塔底部的蒸發(fā)器內,，煤層氣液體的一部分被蒸發(fā)為氣體,，被蒸發(fā)的氣體由下向上流動與向下流動的液體進行熱、質交換,。在熱,、質交換的過中，向上流動的氣體被流下來液體所冷卻,，其中高沸點的組分（甲烷）先被冷凝,。而向下流的液體被向上的氣體所加熱，其中低沸點的組分（氮,、氧）先被蒸發(fā),。因此，在分餾塔中,，越向上,，氣體中的甲烷含量越少。越向下,，液體中的甲烷含量越多,。 最后，在塔的頂部可以得到純度很高的空氣（甲烷含量小于1%）,，而在塔的底部則得到純度很高的液體甲烷等燃料氣,，其純度可以達到99%以上?？諝庠诜蛛x出來以后,，還可以進一步分離出少部分氮氣，以彌補制冷系統(tǒng)氮氣的泄漏損失,，其余富氧空氣則可以放空,。 這種專為含氧煤層氣設計的制冷、分離液化流程,，其液化和分離都在低溫下進行,，液化和分離同步進行，一次完成,，分離純度高,，安全性能好，在分離的同時就可制取LNG，而且在裝置運行穩(wěn)定以后,，其制冷工質完全從原料氣中分離獲得,，不需要另行購買。設備由幾個部分組成,，安裝,、聯(lián)接都比較方便。因此,，是一種十分先進的流程,。 2007年8月初，理化所于山西陽泉搭建的日處理量為4300方的煤層氣分離,、液化工業(yè)性實驗裝置在國際上首次試驗成功,。液體甲烷從液化分離裝置中源源不斷地流出，塔頂的微量甲烷測量儀顯示由塔頂分離出來的空氣中甲烷含量在0.1%以下,。 利用含氧煤層氣工藝生產單位產品的能耗將比純天然氣的液化高,，但含氧煤層氣的原料氣價格卻比純天然氣要低得多。按照一臺中小型規(guī)模的含氧煤層氣分離液化裝置（每天處理19萬標方含氧煤層氣,，年生產能力為20000噸液化天然氣）的經濟分析,，裝置每標方的液化煤層氣產品的出廠成本將在1.5元左右。按照目前液化煤層氣的市場情況,，經濟效益是比較好的,。另外，本項目技術的有效推廣,，將能從很大程度上改變我國煤層氣抽排放空的現(xiàn)象,，對節(jié)能減排有十分重要的社會效益。 |
