煤層氣回收解決方案

　　煤礦在形成過程中在高壓和厭氧條件下產(chǎn)生大量氣體,其成分主要為甲烷,吸附在煤炭上,成為煤層氣,俗稱瓦斯。在煤炭開采過程中,由于壓力降低,煤層氣從煤炭上釋放出來。為了煤礦生產(chǎn),煤層氣被抽放排出地面,開采出的煤層氣被稱為井下抽放煤層氣(CMM)或礦井氣,其甲烷體積分數(shù)為20%～80%。隨著能源開發(fā)力度的不斷加大和開采技術(shù)的不斷提高,

　　礦區(qū)開始將煤層氣作為資源進行開采,即采取地面鉆孔、水力壓裂技術(shù)預抽煤層氣,開采出的煤層氣被稱為地面鉆井開采煤層氣(CBM),其甲烷體積分數(shù)90%以上。我國煤層氣資源豐富,淺煤層氣資源量達30×1012m3,居3位,與我國其他種類天然氣儲量相當。目前,由于受氣源開采規(guī)模的限制,煤層氣主要應用于城鎮(zhèn)氣源、工業(yè)燃料和發(fā)電,車載壓縮煤層氣的使用較少。

　　隨著抽放工藝和技術(shù)的發(fā)展,井下抽放煤層氣中甲烷體積分數(shù)不斷提高,井下抽放煤層氣也可用管道輸送。

　　基于上述各流程和諸因素考慮，將煤層氣回收的主要裝備按照流程和功能整合到以下各個功能撬塊上：脫硫撬、低壓氣處理撬、膜分離撬、低壓壓縮機撬、高壓壓縮機撬、高壓脫水撬、冷卻機組撬以及CNG加氣儲運裝置、儀表控制及站控系統(tǒng)等。

　　以下對各個功能撬塊進行逐一介紹：

　　1.脫硫撬

　　1）脫硫撬的功能

　　有一些天然氣從煤礦出來時，仍含有重烴和一些有害雜質(zhì)，如H2O、CO2、H2S及各種形態(tài)的硫化物等。其中的H2S是一種有害雜質(zhì)，它的存在不僅會引起設備和管路腐蝕、催化劑中毒，是必須控制的環(huán)境污染物之一。

　　干法脫硫其工藝具有流程短、一次投入少、年消耗費用低等優(yōu)勢。且該脫硫劑，操作簡便，無需二次脫硫、脫硫產(chǎn)物為單質(zhì)硫，不產(chǎn)生二次污染，是環(huán)境友好型的脫硫技術(shù)。

　　2）脫硫撬主要設備組成

　　吸收塔、氣提塔、閃蒸罐、貧/富換熱器、溶液循環(huán)泵、富液過濾器、電氣控制系統(tǒng)及管道閥門、成分檢測設備等。

　　2.低壓氣處理撬

　　1）低壓氣處理撬的功能

　　低壓處理撬主要是為后續(xù)設備（壓縮增壓撬）提供潔凈、穩(wěn)定壓力的氣體來源，同時具有計量、放空和緊急切斷的作用。

　　2）設備主要組成

　　防塵降噪方艙、重力分離器、緩沖器、三相分離器、智能流量計、調(diào)壓器、氣動控制閥、緊急切斷閥、電氣控制系統(tǒng)等。伴生氣回收撬圖見圖1。

　　3.低壓壓縮機撬

　　低壓壓縮機是為回收工程的階段壓縮，增壓后的氣體有利于進行脫烴處理，同時為二級壓縮提供條件。其上游接口為低壓氣處理撬，后續(xù)連接脫烴撬或高壓壓縮機撬。

　　主要設備組成為：天然氣壓縮機、防爆電動機、風冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、PLC電氣控制系統(tǒng)、防塵降噪方艙等

　　4.膜分離撬

　　膜分離撬的功能

　　膜分離工藝就是在盡量回收伴生氣中輕烴的同時，使伴生氣的烴/水露點達到外輸天然氣的標準。采用膜分離技術(shù)處理放空天然氣，可以有效降低回收天然氣烴露點溫度，并提高重烴回收率。低壓壓縮機壓縮后的氣體經(jīng)過分離和過濾后進入膜分離撬，分離出的烴回收利用，產(chǎn)生的干氣進入高壓壓縮機繼續(xù)壓縮。

　　目前膜技術(shù)在天然氣處理過程中已經(jīng)工業(yè)化的應用，

　　5.高壓壓縮機撬

　　1）高壓壓縮機撬的功能

　　從低壓壓縮系統(tǒng)流程可知低壓壓縮的天然氣經(jīng)過冷卻、膜分離除烴提純后壓力一般在3.0MPa左右，為達到CNG儲運要求，就要對氣體繼續(xù)進行壓縮，高壓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：天然氣壓縮機、防爆電動機、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、防塵降噪方艙等。

　　6.高壓脫水撬

　　1）高壓脫水撬的功能

　　按照脫水裝置在工藝流程中的位置分為前置脫水工藝（低壓壓縮之后）和后置脫水工藝（高壓壓縮之后），本系統(tǒng)指的是后置高壓脫水工藝。

　　天然氣的高壓儲運對雜質(zhì)含量要求十分嚴格。為防止水合物及低溫下析出的CO2固體堵塞后續(xù)設備的低溫部位，一般管輸要求將H2O脫至露點－10℃及CO2含量2%以下，對液化天然氣裝置要求脫至H2O為1PPm，CO2為50PPm以下。

　　SY／T7546--1996《汽車用壓縮天然氣》技術(shù)要求中對于汽車用天然氣的露點要求為：溫度5℃（ST/T 7506(計算確定)），同時要求硫化氫（H2S）含量≤20mg/m3；二氧化碳（CO2）含量（V/V）≤3%。

　　因此天然氣在進入CNG儲運設備之前應進行脫水處理。目前高壓脫水的方法主要有甘醇吸收法脫水、吸附法脫水、低溫法脫水、空冷法脫水、冷劑制冷脫水膨脹法脫水等。目前我公司使用較多是吸附法脫水中的一種分子篩脫水法，其宜用于深度干燥的場合（水含量1PPm以下），分子篩采用3A型，脫水后的氣體常壓露點可達到≤－60℃，同時可以將殘余CO2脫至50PPm以下。

　　7.加氣儲運撬

　　1）加氣儲運撬的功能

　　由上述各流程可知，經(jīng)過高壓脫水后的高壓干氣直接接入加氣柱，由加氣柱給高壓拖車（CNG車）加氣，拖運至卸氣站。

　　2）設備主要組成

　　CNG卸氣柱、CNG加氣柱、CNG拖車、CNG高壓儲氣瓶組等。