煤層氣集輸技術論文

時間：2022-10-09 03:31:53 大專畢業論文我要投稿

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煤層氣集輸技術論文

　　煤層氣集輸技術論文【1】

煤層氣集輸技術論文

　　摘要：煤層氣是指與煤炭共伴生、賦存于煤層及圍巖中、以甲烷為主要成分的混合氣體。

　　近年來，煤層氣作為巨大的潛在資源在我國能源消費中的地位逐步提高。

　　本文針對煤層氣的基本性質及存在狀態進行闡述，重點研究煤層氣的集輸技術。

　　關鍵詞：煤層氣集輸液化

　　煤層氣中一般有飽和的水蒸氣和機械雜質，水汽和機械雜質是煤層氣中有害無益的組分。

　　煤層氣中水汽和機械雜質的存在，減小了輸氣管道對其它有效組分的輸送，降低了煤層氣的熱值。

　　當輸氣管道壓力和環境溫度變化時，可能引起水汽從煤層氣中析出，形成液態水、冰或甲烷水合物，這些物質的存在會增加輸氣壓降，減小輸氣管線的通過能力，嚴重時還會堵塞閥門和管線，影響平穩供氣。

　　因此，現場常采用加熱、節流、分離、脫水等工藝對煤層氣進行處理，能保證安全平穩地輸送合格的煤層氣。

　　研究煤層氣的集輸技術有利于規范煤層氣集輸安全生產工作，為煤層氣集輸安全生產監督管理提供依據，并能提高煤層氣集輸安全生產管理水平，促進煤層氣集輸安全生產。

　　1、概述

　　煤層氣產業是我國近幾年崛起的新興能源產業。

　　煤層氣俗稱瓦斯。

　　它是一種以吸附狀態儲存于煤層及煤層周圍巖石中的氣體。

　　成分與常規天然氣相近。

　　常規天然氣指采自氣田的天然氣和油田的伴生氣，非常規天然氣指采自煤層氣、頁巖氣和致密氣藏的天然氣，常規天然氣和非常規天然氣成分相同，基本上為CH4。

　　我國煤層氣資源豐富，在能源結構中煤炭占70%左右，而清潔燃料天然氣只占不足5%，我國應大力發展煤層氣，充分利用我國煤炭資源豐富的有利條件，以彌補天然氣在能源結構中比例過小的缺點。

　　我國煤層氣抽放包括井下抽放和地面抽放兩種。

　　井下抽放系統回收的煤層氣含甲烷約30%～50%，而地面井回收的煤層氣甲烷濃度超過90%。

　　井下抽放系統回收的煤層氣經過分離提純進入管道系統，供給遠方城鎮用戶;而地面井回收的煤層氣可直接注入管道系統，但地面井抽放的數量較小，大部分煤層氣都是經過井下抽放得到的。

　　隨著煤層氣生產基地的建設，煤層氣產量將迅速增加，中、低濃度煤層氣在當地需求過剩的情況下要考慮長距離輸送給缺少氣源的城鎮使用，在未來的一段時間利用長輸管道輸送煤層氣將得到大力發展。

　　2、煤層氣集輸系統的類型

　　煤層氣田的集輸系統有兩個主要目的：一是以最經濟的方式將煤層氣從井口輸送至中心壓縮站;二是對產出水進行處理，處理后的水符合環保的要求。

　　目前常用的煤層氣集輸系統有三種類型：

　　(1)對每口井產出的煤層氣進行單獨處理和壓縮，然后用小口徑、中等壓力的管線將煤層氣輸送至中心壓縮站。

　　(2)還應將井組的煤層氣收集在一起，通過低壓集輸管線輸送到衛星增壓站，再進行初步處理和壓縮，最后輸送到中心銷售壓縮站。

　　(3)要盡可能地降低煤層氣井的井口壓力，選用大小合適的集輸管線將煤層氣直接輸送到中心壓縮站。

　　3、煤層氣集輸技術

　　目前，我國的煤層氣主要用于發電、化工和工業燃料等方式。

　　從煤層氣的開發利用的現狀來看，最關鍵的制約因素是煤層氣遠距離運輸問題。

　　現就對主要的運輸方式進行分析。

　　3.1 高壓管道輸送煤層氣

　　目前我國煤層氣遠距離運輸主要采用高壓管道輸送，主要運輸煤層氣壓力較低，距離較近，煤層氣的爆炸極限范圍限制了它的輸氣壓力。

　　在采用壓力管道輸送煤層氣時，考慮到大量O2的存在以及煤層氣加壓的同時伴有溫度的升高，容易引起煤層氣的爆炸。

　　為保證煤層氣加壓過程的安全運行，有必要對煤層氣加壓過程的爆炸極限進行深入的研究，這對于煤層氣輸送工程的安全性和經濟性有著十分重要的意義。

　　3.2 煤層氣液化技術

　　根據目前的煤層氣利用中存在的氣源、氣體輸送等問題，可以考慮采用煤層氣液化的方式促進煤層氣的利用，這種方式有如下優點：

　　(1)煤層氣液化后便于進行經濟可靠的運輸。

　　用專門的槽車等運輸工具，把邊遠地區分散的煤層氣，經液化后進行長距離運輸到銷售地，相對管道輸氣方式具有方便可靠、風險小、適應性強的優點。

　　(2)煤層氣液化后儲存效率高、占地少、投資少，并且有利于平衡調節城市的負荷。

　　一些城市燃氣化以后，由于民用氣量冬用多、夏用少，或者因用氣的化工廠檢修或者煤層氣廠本身進行技術改造，甚至是輸氣管網出故障等，都會造成定期或不定期的供氣不平衡，而建設LNG儲罐就能起到削峰填谷的作用。

　　(3)液化生產過程中釋放出的冷量可回收利用。

　　例如可將煤層氣汽化時產生的冷量，用作冷藏、冷凍、低溫粉碎等。

　　液化槽車被形象的比喻為“高速公路上的天然氣管道”，因此，液化技術為煤層氣的遠距離輸送創造了條件。

　　從煤層氣液化儲存的角度來看，大型LNG儲罐可儲存7×103～2×105m3液化煤層氣，小型LNG儲罐可存5～50m3液化煤層氣。

　　液化煤層氣經簡單的氣化裝置處理就可重新變成氣態使用，液化儲存的煤層氣可以用于城市管網和解決天然氣電廠的調峰難題。

　　因此，煤層氣液化克服了長途鋪設管線耗資大，覆蓋地區有限，且不具備儲存和調峰能力的缺點，具有良好的應用和發展前景。

　　3.3 煤層氣固態儲運

　　在煤層氣開采和礦井瓦斯處理問題上，利用管道和液化運輸都不經濟，利用水合物收集、輸送則可發揮其靈活、經濟的優勢，并且操作安全、技術難度不大、工業應用可行性高。

　　Gudmundsson等提出了利用水合物技術開采海底天然氣模型并進行了試驗，但這一技術還處在實驗研究階段，大規模商業化應用還需要解決一系列的問題。

　　4、結語

　　總之，煤層氣是一種優質的、清潔的能源，具有環境性能好、熱效率高等優點。

　　但是利用煤層氣也還面臨著很多問題，主要是運輸問題。

　　因此說研究煤層氣的集輸技術，對于煤層氣更好的發展和利用來說有著重要的現實意義。

　　參考文獻

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　　[3]黎俐.煤層氣水合物技術在儲運中的應用[J].山西化工，2006，26.

　　[4]宋漢城.高壓管道輸送煤層氣的工程分析[J].城市燃氣，2006(9).

　　煤層氣的集輸技術論文【2】

　　摘要：本文對山西省臨汾市鄉寧縣的煤層氣的集輸技術進行理論研究。

　　針對煤層氣的形成過程及其本身特點和鄉寧縣的復雜地勢特點，深層次地研究煤層氣的集輸技術及其如今存在的技術缺陷。

　　本文主要研究適應我國山西省臨汾市鄉寧縣的地面集輸技術體系。

　　關鍵詞：山西省臨汾市鄉寧縣;煤層氣;地面集輸技術體系;集氣工藝;技術缺陷;管道

　　素有“膏腴之地”之稱的山西省臨汾市屬黃土高原地帶，它的礦產資源十分豐富。

　　目前已被開發出來的礦種有40種左右，其中的煤炭資源在臨汾市是最為豐富的一種礦產資源。

　　而在煤炭資源中一種優質能源和優質化工原料便是煤層氣。

　　所以開發煤層氣具有很重大的意義。

　　國家能源局頒布《煤層氣產業政策》的目的就是將煤層氣產業發展成重要的新興能源產業，可見研究煤層氣的集輸技術以及對此技術進行改進是刻不容緩的。

　　一、煤層氣的形成過程

　　煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分為甲烷，多吸附在基質顆粒上，少部分游離于煤的空隙中或者是溶解于煤層的水中，它是伴隨于煤的生產而產生的。

　　煤層氣是在不同的階段形成的。

　　成巖期前，地溫低于50攝氏度，有機物質在這種溫度下，經過細菌和氧氣的雙重作用，生成了少量的呈游離狀態或水溶狀態的甲烷及其二氧化碳。

　　在成巖階段，地溫在50攝氏度左右，鏡質體反射率為R0約等于0.5%，在這種情況下，伴隨著生物化學作用的逐步減弱，有機質開始熱降解，產生甲烷及其其他揮發物。

　　而在煙煤階段，鏡質反射率上升至2.0%。

　　地溫也升高至150攝氏度，在這種環境下，有機質經過熱降解產生了重烴、輕烴、甲烷等物質。

　　而在煤化階段的后期，熱降解物主要是甲烷。

　　根據煤層氣的形成過程及其特點，我們開發了煤層氣的集輸技術。

　　二、煤層氣的集輸工藝

　　山西省臨汾市鄉寧縣是全國一百個重點產煤縣之一，境內煤資源具有儲量大、煤質優、易開采的特點。

　　所以此地的煤層氣資源也很豐富，煤層氣的集輸工藝相對其他產煤地來說也很發達。

　　煤層氣的集輸技術的第一步就是采氣流程。

　　國內的采氣流程分為單井常溫采氣流程和多井常溫采氣流程。

　　因為鄉寧縣在沁水盆地的范圍內，所以集輸系統的總流程為先通過排水采氣采出低壓煤層氣，然后通過單井常溫采氣流程優化煤層氣質量。

　　單井常溫采氣流程需要在單井上安裝一套設備，即調壓、分離、計量和保溫設備。

　　然后從單井里面出來的煤層氣經減壓閥減壓后，進入加熱爐，通過加熱后在通過節流閥進入分離器，除去液體和固體雜質后，從集氣管線輸出。

　　此流程適合低壓采氣。

　　而多井常溫采氣流程就是在多口井附近找一個合適的氣田部位進行集中采氣和管理的流程。

　　它主要包括加熱、節流、分離、脫水、計量等幾個部分。

　　此流程的優點就是便于管理，減少人力物力。

　　兩個流程都有利有弊，而根據鄉寧縣的煤氣田屬于沁水盆地范圍內，而沁水盆地的采氣流程通常是單井進行采氣，然后通過單井運輸管線進入集氣站(多井常溫采氣流程)，進行加熱、節流、分離、脫水、計量，然后進入集氣總站進入下一流程：礦場集輸。

　　煤層氣的礦場集輸，即將第一步采出的煤層氣經過加熱降壓或者加壓降溫、分離、增壓、脫水、計量后，輸送到輸氣干線或脫硫、脫水廠的過程。

　　因為煤層氣的低壓、低滲等特點，導致開采煤層氣投入大、產量低，所以山西省臨汾市鄉寧縣根據自己的地勢及其煤層氣田的特點，通常采取以下礦場集輸流程：進入集氣站經過調壓的煤層氣，經過集氣管線進入集氣總站，然后進行過濾、二次調壓、計量和緩沖，再進入集氣總站的壓縮機進行增壓，增壓后經過外輸管線進入處理母站，完成相同的流程后在母站壓縮機進行二次加壓，最后以CNG形式出售。

　　但此流程過于繁瑣，費時費力費資金，所以又進行了簡化，即井口產氣經采氣管線進入由一條枝狀集氣管線與增壓站相連的閥組，這就使得整個集輸過程減少了那些比較繁瑣的增壓設施，相對簡化。

　　但由于山西臨汾的地勢復雜和國家的一些技術問題，導致煤層氣的地面集輸存在著一些技術難題。

　　三、技術難題

　　(1)山西省臨汾市鄉寧縣是一個比較偏遠的地方，地勢復雜，土地范圍小，人口不是特別多，所以不太適合大規模的地面集輸，一是耗費人力，二是在不能提高產量的前提下浪費土地。

　　所以鄉寧縣需要小型撬裝液化裝置來對地面集輸技術進行輔助，雖然這一技術在加拿大等國家相對成熟，但是在其他國家，這套裝置的能耗及液化效率還是一個大問題。

　　(2)煤層氣技術過程中的計量很容易出現誤差。

　　因為山西省臨汾市鄉寧縣位于丘陵區，所以煤層氣的集輸具有低壓的特點，而且地形起伏較大，所以管線距離較長，這會對系統的壓力造成一定的影響。

　　導致計量出現誤差，最后產出的煤層氣質量不純。

　　這個難題我們應該通過改進地面集輸系統來進行解決。

　　結語

　　山西省煤層氣資源尤為豐富，而且它是一種不可多得的優質能源，所以開發煤層氣資源是對我國能源短缺的緩沖，也是對我國經濟發展的促進。

　　但是由于地勢復雜、技術缺陷等原因煤層氣的地面集輸技術還存在許多問題，導致投入成本大，產出量低，所以我們需要對煤層氣的集輸技術進行研究，來討論如何提高煤層氣的開采和集輸能力。