煤層氣回收解決方案
煤矿在形成過(guo)程中在高壓和厭氧条件下產生大量氣(qi)體,其成分主要為甲(jia)烷,吸附在(zai)煤炭上,成為煤層氣,俗称瓦斯。在煤(mei)炭開采(cai)過程中,由於(yu)壓力降低,煤層氣从(cong)煤炭上释放出來。為(wei)了煤矿生產(chan),煤層氣(qi)被抽放排(pai)出地面,開采出(chu)的煤層氣被称為(wei)井下抽放煤層氣(CMM)或矿井氣(qi),其甲烷體积分数為20%～80%。随着能(neng)源開发力度的不断加大和開采技術的不断提高(gao),
矿區開(kai)始將煤層氣作為资源進行(xing)開采,即(ji)采取地(di)面鑽孔、水力壓裂技(ji)術预抽煤(mei)層氣,開采出(chu)的煤層氣被称為地(di)面鑽井開采煤層氣(CBM),其甲烷體积分数90%以(yi)上。我國(guo)煤層氣资源(yuan)豐富,浅煤層氣资源量(liang)達30×1012m3,居世界第(di)3位,與我國其他種類天然氣储量相当。目前,由於(yu)受氣源開采規模的限製,煤層(ceng)氣主要應用於城(cheng)鎮氣源、工業燃料和发電,车(che)载壓縮煤層氣的使用较少。
随着抽放工藝和技術的(de)发展,井下抽放煤層氣中甲烷體积分(fen)数不断提高,井下抽放煤(mei)層氣也可用管道輸送(song)。
基於上述各流程和诸因素考虑，將煤層氣回收的主要裝備按照流程和功能整合到以下(xia)各(ge)個功能撬块上：脱硫(liu)撬、低壓氣(qi)處理撬、膜分(fen)离撬、低(di)壓壓縮機撬、高壓壓縮機撬、高(gao)壓脱水撬、冷(leng)卻機組撬以及CNG加(jia)氣储運裝(zhuang)置、儀表控製及站控(kong)系統等。
以(yi)下對各個功(gong)能撬块進行逐一介紹：
1.脱硫撬
1）脱硫撬的功能
有一些天然(ran)氣从煤矿出來時(shi)，仍含有重烃和一些有害雜質，如H2O、CO2、H2S及各種形態的(de)硫化物等。其中的H2S是(shi)一種有(you)害雜質，它(ta)的存在不仅會引起設備和管(guan)路腐蚀、催化剂中毒，是必须控製的環境污染(ran)物之一(yi)。
干法脱硫其工藝具有流程短、一次(ci)投入少、年消耗費用低等優勢。且该脱硫剂(ji)，操作簡便，无需二次脱硫(liu)、脱硫產物為單質硫，不產生(sheng)二(er)次污染，是環境友好型(xing)的脱硫技(ji)術。
2）脱硫撬主要設備組成
吸收塔、氣提塔、闪(shan)蒸罐、贫/富换熱(re)器、溶液循(xun)環泵、富液過滤(lv)器、電氣控製系統(tong)及管道阀門(men)、成分(fen)檢測設備等。
2.低壓氣處理撬
1）低壓氣處理撬的功能
低壓處理撬主要(yao)是為后(hou)續設備（壓(ya)縮增壓(ya)撬）提供洁净、稳定壓力(li)的氣體來源(yuan)，同時具有計量(liang)、放空和紧急切断(duan)的作用。
2）設備主要組成
防尘降噪(zao)方舱、重力分离器、缓冲器、三(san)相(xiang)分离器、智能(neng)流量計(ji)、調壓器、氣動控製阀、紧(jin)急切断阀、電氣控製系統等(deng)。伴(ban)生氣回收撬(qiao)圖见圖1。
3.低壓壓縮機撬
低壓壓(ya)縮機是為回收工程的第一阶段壓(ya)縮，增壓后的氣體有利於進行脱烃(ting)處(chu)理，同時為二級壓(ya)縮提(ti)供条件。其上游接口為低壓氣處理撬，后續连接脱烃撬或高壓壓(ya)縮(suo)機撬。
主要設備組成為：天然氣壓(ya)縮機、防爆電動機、風冷卻系統、润滑系(xi)統、儀表控製(zhi)系統(tong)、PLC電氣控製系統、防尘降噪方舱(cang)等(deng)
4.膜分离撬
膜分离撬的功能
膜分离工藝(yi)就是在盡量回收伴生氣中轻烃的同(tong)時，使伴生氣的(de)烃(ting)/水露(lu)點達到外輸天然氣的標(biao)準。采用膜分离技術處理放(fang)空天然氣，可以有效降低(di)回收天然(ran)氣烃露點温度，並提高重烃回收率。低壓壓縮機壓縮后的氣體經過分离和過滤后進入膜分(fen)离撬(qiao)，分离出的烃回收利用，產生(sheng)的干氣進入高(gao)壓壓縮機繼續壓縮。
目前膜技術在天然氣處理過程中已經工業化的應用，
5.高壓壓縮機撬
1）高壓壓縮機撬的功能
从低壓壓縮系統流(liu)程可知低壓壓縮的天然氣(qi)經過冷卻、膜分(fen)离除烃提純后壓力一(yi)般在3.0MPa左右，為(wei)達到CNG储運要求，就要對(dui)氣體繼續進行壓(ya)縮，高壓(ya)壓縮機撬就是把低壓氣體壓縮到25MPa。
2）設備主要組成
主要設備組成為：天然氣壓(ya)縮機、防爆電動機、冷卻系統、润滑系(xi)統、儀表控製(zhi)系統(tong)、電氣控製系統、防尘降噪方舱(cang)等(deng)。
6.高壓脱水撬
1）高壓脱水撬的功能
按照脱(tuo)水裝置在工藝流(liu)程中的位置分為前置脱水工藝（低壓壓縮(suo)之后）和后置脱水工藝（高壓(ya)壓縮之(zhi)后），本(ben)系統指的是后置高壓脱水工藝。
天然(ran)氣的高壓储運對雜質含量要(yao)求十分嚴格。為防止水(shui)合物及低温下析出的(de)CO2固體(ti)堵塞后續設備的低温部位，一(yi)般管輸要求將(jiang)H2O脱至露點(dian)－10℃及CO2含量2%以下，對液化天然(ran)氣裝(zhuang)置要求脱至H2O為1PPm，CO2為50PPm以下。
SY／T7546--1996《汽车(che)用壓(ya)縮天然氣》技術要求(qiu)中對於汽车用天然氣的露點要求(qiu)為：温度(du)5℃（ST/T 7506(計算確定)），同時要求硫化氢（H2S）含量≤20mg/m3；二氧化碳（CO2）含量（V/V）≤3%。
因(yin)此天然氣在(zai)進入CNG储運設備之前(qian)應進行脱水處(chu)理。目前高(gao)壓脱水的方法主要有甘醇吸收法脱水、吸附法脱水、低温法(fa)脱(tuo)水、空冷法脱水、冷剂製(zhi)冷脱水膨胀法脱水等。目(mu)前(qian)我公司使用较多是吸附法脱水中的一種分子筛脱水法，其宜(yi)用於深度干燥的(de)場合（水含量1PPm以下），分子筛采用(yong)3A型，脱水后的氣體常(chang)壓露點可達到≤－60℃，同時(shi)可以(yi)將残余CO2脱至50PPm以下。
7.加氣储運撬
1）加氣储運撬的功能
由(you)上述各流程可知，經過高壓脱水后的高(gao)壓干氣直接接入(ru)加氣柱，由加氣柱給高壓拖车（CNG车）加氣，拖運(yun)至卸氣站。
2）設備主要組成
CNG卸氣柱、CNG加氣柱、CNG拖车(che)、CNG高(gao)壓储氣瓶組等。
