低浓度煤层气液化分离装置的气源适应性试验研究

煤矿井下抽采的煤层气气源参数波动较大,为了解决这种波动对煤层气液化制取LNG装置带来的负面问题,依托低浓度煤层气深冷液化中试装置平台,进行了液化冷箱系统的运行试验,从理论上研究了原料气流量和CH4浓度的波动对装置运行性能的影响,指出LNG产品中CH4的回收率对气源的流量和浓度变化比较敏感,但气源参数的变化对LNG产品纯度的影响不大。在设计时,针对装置对气源变化的适应性,应考虑采用以下措施保障液化装置的正常运行:混合冷剂循环应尽量减少制冷剂的泄漏;混合制冷剂充装系统应完善,以提高自动化程度;减小精馏塔顶部和底部温度调节的相关性。     

煤矿区煤层气低温分离液化工艺功耗分析

文中分析了煤矿区煤层气含氧低温分离液化工艺及脱氧的低温分离液化工艺的功耗.结果表明,前者分离液化功耗要高于后者.主要原因是前者出于安全考虑,必须在较低压力下进行N2和CH4分离,所需分离液化冷量级为液氮温度级;后者由于脱掉氧,可以加压到较高压力,在液甲烷温度级就可进行分离液化;后者的热力学效率是前者的2倍.     

低浓度煤层气深冷液化工艺研究

为了验证低浓度煤层气浓缩制取液化天然气(LNG)技术的可行性,研发了低浓度煤层气深冷液化制取LNG中试装置,围绕该装置在运行过程中的安全和能耗问题,开展了液化工艺参数试验研究,为液化装置的放大设计及安全运行操作提供依据。装置运行及相关爆炸试验情况表明:低浓度煤层气深冷液化制取LNG在技术上是可行的;CH_4的回收率受气源条件的波动影响较敏感,而产品纯度受这种波动影响不大;精馏塔温度对CH_4的回收率和产品纯度影响较大,操作中应根据原料气CH_4含量的变化、原料气流量的变化及冷量是否充足等因素进行调整。该技术推广后,可有效解决CH_4体积分数大于25%的低浓度煤层气利用问题,在一定程度上可缓解我国天然气供应不足的现状。     

低浓度煤层气脱氧浓缩工艺技术开发与应用

为了解决低浓度煤层气安全输送利用方面存在的问题,提高低浓度煤层气利用率,依托国家科技重大专项课题,以"十一五"科研成果为基础,研究开发出了可工业化应用的低浓度煤层气脱氧与变压吸附浓缩工艺技术及装备,并利用煤基炭材料研发平台自主研制了高效吸附专用煤基碳分子筛。通过脱氧浓缩,将体积分数20%~30%的低浓度煤层气浓缩至90%以上,O2体积分数降低至1%以下,CH4回收率在90%以上。工艺采用一次增压、二级浓缩的方式,吸附压力为0.3~0.5MPa,运行能耗为0.5~0.6kW·h/m3CNG。浓缩后的气体可加工成压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)。     

基于AspenPlus的低浓度含氧煤层气低温精馏的模拟研究

针对低浓度煤层气深冷液化工艺,使用化工流程模拟软件Aspen Plus,对低温精馏过程进行了模拟研究,发现当原料气入口流量为552 kmol/h,精馏塔压力为0.34 MPa时,塔底液态甲烷的纯度为99%。分析了抽采煤层气流量波动对低温精馏效果的影响,发现当煤层气流量降低时,塔顶氮氧尾气中的甲烷含量增加,并且处于爆炸界限内;随着煤层气流量增加,塔底甲烷的纯度和回收率均降低。     

适合于低浓度煤层气的低温液化精馏浓缩的工艺流程模拟与分析

针对大陆矿煤层气气源条件,提出了一种低浓度煤层气低温液化精馏分离的工艺流程。该方法中的液化系统采用混合制冷剂液化工艺,低温部分采用低温精馏的方法从LNG中分离氮氧,运用大型化工流程软件对液化系统进行了模拟计算与比较分析,分析了煤层气中O2含量的变化及精馏塔的再沸比的变化对LNG的组分的影响,以及再沸比的变化对再沸器热负荷的影响。     

含氧煤层气直接液化工艺能耗比较研究

利用HYSYS软件,对甲烷含量30%~35%的高浓度含氧煤层气直接液化工艺流程进行模拟,并比较级联式制冷、氮气膨胀制冷、多级混合冷剂制冷3种工艺条件下LNG单位产品液化能耗,结果表明级联式制冷能耗最低为0.898 k Wh/Nm3。对甲烷浓度在30%~35%的含氧煤层气,其实际单位产品液化能耗大于1.5 k Wh/Nm3,与目前已有的装置运行参数吻合。     

基于Ono-Kondo格子模型的深部煤储层CH4吸附特征研究

为更准确研究深部煤储层煤层气的吸附特征,了解温度、压力、水等因素对煤层吸附CH4的影响,基于等温吸附实验,采用简化的Ono-Kondo格子模型的拟合方法,精确描述了4种煤级煤在不同温压条件下与不同流体作用前后的CH4等温吸附曲线。结果表明:压力会对CH4的吸附产生正效应,温度会对CH4的吸附产生负效应;压力越大,吸附量受温度影响程度越大;水分会降低煤对CH4的最大吸附容量,不利于CH4吸附;超临界CO2萃取作用,能够增大煤的微孔比表面积和孔体积,从而提高煤层CH4的最大吸附量;CH4的最大吸附量随煤级的变化呈现出"U"型关系。     

CH4/N2混合气在炭分子筛上的变压吸附分离

测量了CH4/N2混合气在一种炭分子筛固定床上的穿透曲线;研究了该炭分子筛对CH4的提浓效果,以及原料气流速和吸附压力对分离效果及CH4回收率的影响。结果表明：在吸附初期,该炭分子筛选择性吸附N2,吸附床出口基本检测不到N2合理地控制吸附时间可使吸附床出口气中CH4浓度达到96%以上;原料气流速对分离效果的影响大于压力的影响,且流速太大不利于CH4/N2混合气的分离;随着流速和压力的增加,CH4的回收率减小。     

神华煤两段催化加氢液化研究

以神华百万吨级煤直接液化示范装置原料煤为原料,在0.18t/d煤直接液化连续试验装置上开展了神华煤直接液化试验研究,对神华煤直接液化工艺进行了改进,并与神华煤直接液化工艺试验结果进行了对比。结果表明,采用神华煤直接液化工艺时,神华煤的液化转化率为89.89%,蒸馏油收率和萃取油收率分别为53.79%和60.37%,气产率和氢耗分别为15.42%和5.75%;在神华工艺两台串联反应器间设置中间分离器,将煤直接液化反应由一个体系划分为两个体系,神华煤的液化转化率为91.10%,蒸馏油收率和萃取油收率分别为56.76%和64.36%,气产率和氢耗分别为13.98%和5.79%,与神华煤直接液化工艺相比,神华煤的液化转化率提高了1.2个百分点以上,蒸馏油收率增加了约3个百分点,萃取油收率增加了约4.0个百分点,气产率降低了约1.5个百分点,氢耗变化不大。     

开放性断层对煤层瓦斯赋存的影响

根据现场实测到的瓦斯涌出量值、瓦斯含量值以及瓦斯压力值,归纳、分析出瓦斯的赋存规律。将赋存规律和断层构造对瓦斯赋存基础地质的影响相结合,得出童亭煤矿8煤层在赵口断层控制下的瓦斯赋存规律。赵口断层属于开放性的地质构造,开放性断层的存在造成地应力的释放,增大了岩、煤层的孔隙-裂隙,使得瓦斯赋存条件较差;赵口断层的落差很大,其对煤层的影响范围也较大;在深部,同一区域内,随着离赵口断层的距离减小,瓦斯也越小;不同的区域,离赵口断层越近,则受到赵口断层的控制作用也越大。     

阿刀亥煤矿CU2煤层瓦斯赋存规律的研究

依据地质构造控制理论分析了阿刀亥煤矿的瓦斯赋存特征,初步总结了CU2煤层的瓦斯地质规律。从瓦斯地质学的角度指出地质构造、煤层埋藏深度、围岩条件和煤层倾角是影响该矿CU2煤层瓦斯赋存规律的主要因素。     

三河口矿3煤层瓦斯赋存规律探讨

煤层瓦斯赋存状态是研究矿井瓦斯涌出规律和瓦斯灾害防治的技术基础。三河口矿局部瓦斯异常涌出已经开始对煤矿的安全生产有所影响和制约,为此,文章通过测定该矿3煤层的瓦斯参数来开展瓦斯赋存规律的研究,得出了瓦斯压力、瓦斯含量与赋存深度的关系,为采取针对性的防治措施提供了技术依据。     

卸压瓦斯抽采技术研究及其效果

矿井瓦斯既是煤矿的一大危害,又是一种可以利用的能源。按采动影响下煤层瓦斯产生“卸压增流效应”的煤与瓦斯共采理论认识,提出了几种井下抽采卸压瓦斯的方法,并列举了煤与瓦斯共采产生的社会经济效益情况。     

大采长综放面瓦斯治理优化模拟实验

针对大采长综放面瓦斯含量不断超限问题，以相似理论为基础，研制了瓦斯综合治理优化实验系统，首次提出了双尾巷新方案.对单尾巷、双尾巷在不同位置和不同进风量等实验条件下进行了实验，考察了回风流和内错尾巷的瓦斯含量变化情况.实验表明：大采长综放面在本煤层不采取瓦斯预抽放前提下，仅采用单尾巷和增加风量的措施无法解决瓦斯超限问题;如果采用双尾巷，总风量仅增加15%左右即可解决瓦斯超限，并从安全性和经济性两个方面确定其最佳布置位置分别为距回风巷35-65 m和130 m.     

临涣煤矿7煤层瓦斯赋存主控因素分析

为了减少瓦斯对煤层开采的影响,在7煤层矿井基本资料、瓦斯涌出量、瓦斯参数测试统计的基础上,对该煤层褶曲、断裂、煤层埋深、煤体变质程度进行分析考察。结果表明,7煤层瓦斯赋存影响的主要因素是断裂构造、煤层埋深,正断层附近瓦斯含量和同标高煤层瓦斯含量相比明显偏低,瓦斯含量整体上随煤层埋深增大而升高。褶曲、煤体变质程度等局部区域地质构造对瓦斯赋存的影响具有不均衡性,造成了东部区域瓦斯含量和西部相比偏高。     

淮南矿区煤层气综合利用现状及展望

淮南煤田煤层气资源丰富，煤层气抽采具备较大规模。淮南矿业集团制定的发展方向是将抽采的煤层气和矿井乏风作为绿色能源进行综合利用，变废为宝，减少大气污染，实现两个资源、两个能源共采。本文系统地论述了淮南矿区煤层气综合利用的先决条件，煤层气绝对涌出量，煤层气综合利用情况等，并对未来的煤层气综合利用前景作出了明确的展望。     

浓度和流量对瓦斯加热氧化净化率的影响

传统的瓦斯爆炸防治方法虽然具有一定的效果,但却存在着很大的局限性,为了从根本上解决瓦斯爆炸的危害,对绝热氧化法进行了实验研究,在实验条件下通过绝热氧化使瓦斯气体中的CH4在爆炸浓度以下（体积浓度1％－5％）,流量在25－90L／min时氧化成无毒,无爆炸危险的CO2和H2O,净化了瓦斯气体,通过系统试验,研究了浓度和流量对瓦斯气体加热氧化净化率的影响,为消除煤矿瓦斯积聚提供了实验基础和进一步研究的新途径。     

全长预应力结构防止钻孔瓦斯积聚技术研究

高瓦斯矿井锚杆锚索孔内高浓度瓦斯积聚,工作面回采过程中由于锚杆锚索各构件在高速旋转过程中相互碰撞或端头支架与锚杆锚索头碰撞产生火花而引燃锚杆锚索孔中高浓度瓦斯造成安全事故。分析了锚杆孔中瓦斯罐的形成及瓦斯燃烧因素,井下实测了锚杆支护巷道中瓦斯含量,并对结果进行了分析。论述了实现全长预应力结构的技术措施,并在井下进行了工业性试验。由于采用了全长预应力结构的锚杆锚索组合支护系统,锚杆与孔壁之间的间隙被锚固剂完全充填,不仅支护效果良好,而且消除了高瓦斯矿井锚杆支护巷道中瓦斯罐的隐患。     

淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践

在应用地面钻井抽采矿井采空区瓦斯的过程中，为了提高地面钻孔的稳定性及瓦斯抽采效果，采用CFD数值模拟和考察试验的方法研究了影响地面钻孔抽采效果和服务期限的不同因素．研究结果表明：地面钻井抽采将很大程度上减小工作面回风流的瓦斯含量，且抽采效果受到煤层条件和钻井位置的制约，通过对试验钻井破坏情况分析，钻井布置在靠近回风巷侧30m以内，可能会提高钻井的稳定性和服务期限．本文对地面钻井抽采采空区瓦斯技术的推广应用具有重要的指导意义．