[发明专利]一种瓦斯气的吸附除湿方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体除湿领域，特别涉及一种瓦斯气的吸附除湿方法及其装置。

背景技术

煤炭在形成过程中，由于高压和厌氧产生大量吸附在煤体上的气体，称为煤层气，也即通常所谓的“瓦斯”，其成分主要是甲烷。煤炭开采过程中，由于煤体卸压，气体在煤体上的吸附平衡条件受到破坏，大量的煤层气释放出来，形成煤矿安全生产的最大威胁。同时，在煤层气开采过程中还伴有大量的水排出，因此开采出来的煤层气既会含有饱和水蒸气，甚至还会携带一部分凝结水。

中国煤层气资源丰富。储存深度不超过2000米的煤层气储量预计有37万亿立方米。20世纪80年代以前，中国对煤层气的抽取主要是考虑煤矿安全生产，随着环保和节能的呼声日益高涨，目前煤层气抽取技术日益完善，利用水平也逐步提高。目前，国内煤层气利用方式主要是供居民生活用燃料，其甲烷浓度在35％以上；其次是作为工业锅炉燃料和化工产品原料，此外，还有少量煤层气发电。大规模的民用瓦斯利用工程取得了可观的经济效益和社会效益，同时也为煤层气的开发利用积累了宝贵的经验。

为保证供气的连续性，在地面部分设有容积较大的浮顶式储气柜，一般都在3万方左右，且气柜的密封也是依靠水封密闭，因此，煤层气的含水量在出气柜的时候并没有降低的可能，而饱和水蒸气遇冷会凝结。

在传统的供气系统中，气柜出来的气体经过调压、加臭等简单环节后即进入燃气管网，随着温度的降低，庞大的供气管网中凝结了大量的水份。这部分水份利用管系中的凝水缸排出系统，但由于管系中有水，气体的相对湿度依然会保持在100％，这样，在低温条件下，势必会在末端流量计处凝结。

由于建设及管理方面的原因，我国一些地区的居民供气支管及流量计均安装在室外且没有保温。这样，在冬季温度较低的情况下，凝结水结冰会致使仪表部位易被冻坏，影响供给系统的正常运行。例如，淮河两岸冬季的气温最低可以达到0～-10℃，瓦斯从井下抽出直到气柜，由于自然及工艺的原因，气体中含有饱和水蒸气。民用供气管道尤其在末端由于压力低、管径较小、流速较慢，气体中析出大量的凝结水，在冬季温度较低的情况下，凝结水结冰，导致诸如流量计等仪表冻结，影响了正常的供气，也造成很大的经济损失。

通常采用加压及降温的方式均可以达到气体除湿的目的，但由于需要处理的气量较大，而且气体为瓦斯，易燃易爆，加压的方式不仅要耗费较大的电能，而且燃气加压会使系统危险性增加，而降温的方式是目前常用的除湿路线，但通常只降温到3℃左右，因为降至零下结冰的问题反而难以解决，同时这种方式也要消耗大量的能源。

本申请人于2008年2月28日申请的中国专利号为200810101072.X的“一种瓦斯气的吸附除湿方法及其装置”，采用物理吸附除湿，不需要消耗能源，而且，工作时主气路没有运转设备，系统的可用性及安全性也高；另外，吸附剂循环再生，运行费用低。但是，吸湿能力有限，而且，吸附剂循环再生的方式也存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，为了克服上述问题，从而提供了一种改进的瓦斯气的吸附除湿方法及其装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种瓦斯气的吸附除湿方法，该方法通过在瓦斯出气管路和供气管网进气管路之间的管路上设置吸附塔，对瓦斯气进行再生性吸附除湿处理，具体步骤包括：

1)打开吸附塔的瓦斯进气阀和瓦斯出气阀，通过吸附塔内设置的吸附剂进行吸附除湿处理；并通过吸附塔内部的瓦斯进气口和出气口处的一组温度传感器和压力传感器，监测进、出吸附塔的瓦斯气的气体特性；

所述的吸附剂至少包括2种吸附剂，分层放置，其中，底层吸附剂与顶层吸附剂的质量比为5∶1～2∶1，所述的底层吸附剂采用具有较强的高湿吸湿能力的吸附剂，其粒径为3～5毫米，其通流阻力较小；所述的顶层吸附剂采用在低湿环境也具有较强吸湿能力的吸附剂，其粒径为1～2毫米，用于对经过初步吸湿的气体进行更深度吸湿；

根据不同吸附剂的再生特性，分层布置再生进气系统，可以有效加快再生速度。吸附剂的吸湿能力与气体含湿量有关系，布置在下层的吸附剂可以工作在气体湿度较高的环境中，可有效吸除大量的水分，进入上层的气体湿度已经下降，此时上层吸附剂设置为在低湿环境也具有较强吸湿能力的吸附剂，就可以实现气体的深度除湿，不仅可以实现大规模脱除气体中水蒸气，而且可以将含湿量降得非常低，其露点温度可以降到零下50度以下甚至零下70℃以下。

2)通过吸附塔外侧的供气管网进气管路中的温度湿度测量仪检测输出的瓦斯气的湿度，当输出的瓦斯气的相对湿度超过控制指标时，关闭吸附塔的进气阀和出气阀；