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煤層氣集輸技術(shù)論文
煤層氣集輸技術(shù)論文【1】
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(lái)，煤層氣作為巨大的潛在資源在我國(guó)能源消費(fèi)中的地位逐步提高。
本文針對(duì)煤層氣的基本性質(zhì)及存在狀態(tài)進(jìn)行闡述，重點(diǎn)研究煤層氣的集輸技術(shù)。
關(guān)鍵詞：煤層氣 集輸 液化
煤層氣中一般有飽和的水蒸氣和機(jī)械雜質(zhì)，水汽和機(jī)械雜質(zhì)是煤層氣中有害無(wú)益的組分。
煤層氣中水汽和機(jī)械雜質(zhì)的存在，減小了輸氣管道對(duì)其它有效組分的輸送，降低了煤層氣的熱值。
當(dāng)輸氣管道壓力和環(huán)境溫度變化時(shí)，可能引起水汽從煤層氣中析出，形成液態(tài)水、冰或甲烷水合物，這些物質(zhì)的存在會(huì)增加輸氣壓降，減小輸氣管線的通過(guò)能力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞閥門和管線，影響平穩(wěn)供氣。
因此，現(xiàn)場(chǎng)常采用加熱、節(jié)流、分離、脫水等工藝對(duì)煤層氣進(jìn)行處理，能保證安全平穩(wěn)地輸送合格的煤層氣。
研究煤層氣的集輸技術(shù)有利于規(guī)范煤層氣集輸安全生產(chǎn)工作，為煤層氣集輸安全生產(chǎn)監(jiān)督管理提供依據(jù)，并能提高煤層氣集輸安全生產(chǎn)管理水平，促進(jìn)煤層氣集輸安全生產(chǎn)。
1、概述
煤層氣產(chǎn)業(yè)是我國(guó)近幾年崛起的新興能源產(chǎn)業(yè)。
煤層氣俗稱瓦斯。
它是一種以吸附狀態(tài)儲(chǔ)存于煤層及煤層周圍巖石中的氣體。
成分與常規(guī)天然氣相近。
常規(guī)天然氣指采自氣田的天然氣和油田的伴生氣，非常規(guī)天然氣指采自煤層氣、頁(yè)巖氣和致密氣藏的天然氣，常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣成分相同，基本上為CH4。
我國(guó)煤層氣資源豐富，在能源結(jié)構(gòu)中煤炭占70%左右，而清潔燃料天然氣只占不足5%，我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展煤層氣，充分利用我國(guó)煤炭資源豐富的有利條件，以彌補(bǔ)天然氣在能源結(jié)構(gòu)中比例過(guò)小的缺點(diǎn)。
我國(guó)煤層氣抽放包括井下抽放和地面抽放兩種。
井下抽放系統(tǒng)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(guò)90%。
井下抽放系統(tǒng)回收的煤層氣經(jīng)過(guò)分離提純進(jìn)入管道系統(tǒng)，供給遠(yuǎn)方城鎮(zhèn)用戶;而地面井回收的煤層氣可直接注入管道系統(tǒng)，但地面井抽放的數(shù)量較小，大部分煤層氣都是經(jīng)過(guò)井下抽放得到的。
隨著煤層氣生產(chǎn)基地的建設(shè)，煤層氣產(chǎn)量將迅速增加，中、低濃度煤層氣在當(dāng)?shù)匦枨筮^(guò)剩的情況下要考慮長(zhǎng)距離輸送給缺少氣源的城鎮(zhèn)使用，在未來(lái)的一段時(shí)間利用長(zhǎng)輸管道輸送煤層氣將得到大力發(fā)展。
2、煤層氣集輸系統(tǒng)的類型
煤層氣田的集輸系統(tǒng)有兩個(gè)主要目的：一是以最經(jīng)濟(jì)的方式將煤層氣從井口輸送至中心壓縮站;二是對(duì)產(chǎn)出水進(jìn)行處理，處理后的水符合環(huán)保的要求。
目前常用的煤層氣集輸系統(tǒng)有三種類型：
(1)對(duì)每口井產(chǎn)出的煤層氣進(jìn)行單獨(dú)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(yīng)將井組的煤層氣收集在一起，通過(guò)低壓集輸管線輸送到衛(wèi)星增壓站，再進(jìn)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(shù)
目前，我國(guó)的煤層氣主要用于發(fā)電、化工和工業(yè)燃料等方式。
從煤層氣的開發(fā)利用的現(xiàn)狀來(lái)看，最關(guān)鍵的制約因素是煤層氣遠(yuǎn)距離運(yùn)輸問(wèn)題。
現(xiàn)就對(duì)主要的運(yùn)輸方式進(jìn)行分析。
3.1 高壓管道輸送煤層氣
目前我國(guó)煤層氣遠(yuǎn)距離運(yùn)輸主要采用高壓管道輸送，主要運(yùn)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(shí)，考慮到大量O2的存在以及煤層氣加壓的同時(shí)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(guò)程的安全運(yùn)行，有必要對(duì)煤層氣加壓過(guò)程的爆炸極限進(jìn)行深入的研究，這對(duì)于煤層氣輸送工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的意義。
3.2 煤層氣液化技術(shù)
根據(jù)目前的煤層氣利用中存在的氣源、氣體輸送等問(wèn)題，可以考慮采用煤層氣液化的方式促進(jìn)煤層氣的利用，這種方式有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)煤層氣液化后便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸。
用專門的槽車等運(yùn)輸工具，把邊遠(yuǎn)地區(qū)分散的煤層氣，經(jīng)液化后進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)戒N售地，相對(duì)管道輸氣方式具有方便可靠、風(fēng)險(xiǎn)小、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
(2)煤層氣液化后儲(chǔ)存效率高、占地少、投資少，并且有利于平衡調(diào)節(jié)城市的負(fù)荷。
一些城市燃?xì)饣院�，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(jìn)行技術(shù)改造，甚至是輸氣管網(wǎng)出故障等，都會(huì)造成定期或不定期的供氣不平衡，而建設(shè)LNG儲(chǔ)罐就能起到削峰填谷的作用。
(3)液化生產(chǎn)過(guò)程中釋放出的冷量可回收利用。
例如可將煤層氣汽化時(shí)產(chǎn)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(shù)為煤層氣的遠(yuǎn)距離輸送創(chuàng)造了條件。
從煤層氣液化儲(chǔ)存的角度來(lái)看，大型LNG儲(chǔ)罐可儲(chǔ)存7×103～2×105m3液化煤層氣，小型LNG儲(chǔ)罐可存5～50m3液化煤層氣。
液化煤層氣經(jīng)簡(jiǎn)單的氣化裝置處理就可重新變成氣態(tài)使用，液化儲(chǔ)存的煤層氣可以用于城市管網(wǎng)和解決天然氣電廠的調(diào)峰難題。
因此，煤層氣液化克服了長(zhǎng)途鋪設(shè)管線耗資大，覆蓋地區(qū)有限，且不具備儲(chǔ)存和調(diào)峰能力的缺點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
3.3 煤層氣固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)
在煤層氣開采和礦井瓦斯處理問(wèn)題上，利用管道和液化運(yùn)輸都不經(jīng)濟(jì)，利用水合物收集、輸送則可發(fā)揮其靈活、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，并且操作安全、技術(shù)難度不大、工業(yè)應(yīng)用可行性高。
Gudmundsson等提出了利用水合物技術(shù)開采海底天然氣模型并進(jìn)行了試驗(yàn)，但這一技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)研究階段，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還需要解決一系列的問(wèn)題。
4、結(jié)語(yǔ)
總之，煤層氣是一種優(yōu)質(zhì)的、清潔的能源，具有環(huán)境性能好、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)。
但是利用煤層氣也還面臨著很多問(wèn)題，主要是運(yùn)輸問(wèn)題。
因此說(shuō)研究煤層氣的集輸技術(shù)，對(duì)于煤層氣更好的發(fā)展和利用來(lái)說(shuō)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
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煤層氣的集輸技術(shù)論文【2】
摘 要：本文對(duì)山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣的煤層氣的集輸技術(shù)進(jìn)行理論研究。
針對(duì)煤層氣的形成過(guò)程及其本身特點(diǎn)和鄉(xiāng)寧縣的復(fù)雜地勢(shì)特點(diǎn)，深層次地研究煤層氣的集輸技術(shù)及其如今存在的技術(shù)缺陷。
本文主要研究適應(yīng)我國(guó)山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣的地面集輸技術(shù)體系。
關(guān)鍵詞：山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣;煤層氣;地面集輸技術(shù)體系;集氣工藝;技術(shù)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(chǎn)資源十分豐富。
目前已被開發(fā)出來(lái)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(chǎn)資源。
而在煤炭資源中一種優(yōu)質(zhì)能源和優(yōu)質(zhì)化工原料便是煤層氣。
所以開發(fā)煤層氣具有很重大的意義。
國(guó)家能源局頒布《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》的目的就是將煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成重要的新興能源產(chǎn)業(yè)，可見研究煤層氣的集輸技術(shù)以及對(duì)此技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)是刻不容緩的。
一、煤層氣的形成過(guò)程
煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分為甲烷，多吸附在基質(zhì)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(chǎn)而產(chǎn)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(jī)物質(zhì)在這種溫度下，經(jīng)過(guò)細(xì)菌和氧氣的雙重作用，生成了少量的呈游離狀態(tài)或水溶狀態(tài)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(zhì)體反射率為R0約等于0.5%，在這種情況下，伴隨著生物化學(xué)作用的逐步減弱，有機(jī)質(zhì)開始熱降解，產(chǎn)生甲烷及其其他揮發(fā)物。
而在煙煤階段，鏡質(zhì)反射率上升至2.0%。
地溫也升高至150攝氏度，在這種環(huán)境下，有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)熱降解產(chǎn)生了重?zé)N、輕烴、甲烷等物質(zhì)。
而在煤化階段的后期，熱降解物主要是甲烷。
根據(jù)煤層氣的形成過(guò)程及其特點(diǎn)，我們開發(fā)了煤層氣的集輸技術(shù)。
二、煤層氣的集輸工藝
山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是全國(guó)一百個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)煤縣之一，境內(nèi)煤資源具有儲(chǔ)量大、煤質(zhì)優(yōu)、易開采的特點(diǎn)。
所以此地的煤層氣資源也很豐富，煤層氣的集輸工藝相對(duì)其他產(chǎn)煤地來(lái)說(shuō)也很發(fā)達(dá)。
煤層氣的集輸技術(shù)的第一步就是采氣流程。
國(guó)內(nèi)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?yàn)猷l(xiāng)寧縣在沁水盆地的范圍內(nèi)，所以集輸系統(tǒng)的總流程為先通過(guò)排水采氣采出低壓煤層氣，然后通過(guò)單井常溫采氣流程優(yōu)化煤層氣質(zhì)量。
單井常溫采氣流程需要在單井上安裝一套設(shè)備，即調(diào)壓、分離、計(jì)量和保溫設(shè)備。
然后從單井里面出來(lái)的煤層氣經(jīng)減壓閥減壓后，進(jìn)入加熱爐，通過(guò)加熱后在通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入分離器，除去液體和固體雜質(zhì)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(gè)合適的氣田部位進(jìn)行集中采氣和管理的流程。
它主要包括加熱、節(jié)流、分離、脫水、計(jì)量等幾個(gè)部分。
此流程的優(yōu)點(diǎn)就是便于管理，減少人力物力。
兩個(gè)流程都有利有弊，而根據(jù)鄉(xiāng)寧縣的煤氣田屬于沁水盆地范圍內(nèi)，而沁水盆地的采氣流程通常是單井進(jìn)行采氣，然后通過(guò)單井運(yùn)輸管線進(jìn)入集氣站(多井常溫采氣流程)，進(jìn)行加熱、節(jié)流、分離、脫水、計(jì)量，然后進(jìn)入集氣總站進(jìn)入下一流程：礦場(chǎng)集輸。
煤層氣的礦場(chǎng)集輸，即將第一步采出的煤層氣經(jīng)過(guò)加熱降壓或者加壓降溫、分離、增壓、脫水、計(jì)量后，輸送到輸氣干線或脫硫、脫水廠的過(guò)程。
因?yàn)槊簩託獾牡蛪�、低滲等特點(diǎn)，導(dǎo)致開采煤層氣投入大、產(chǎn)量低，所以山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣根據(jù)自己的地勢(shì)及其煤層氣田的特點(diǎn)，通常采取以下礦場(chǎng)集輸流程：進(jìn)入集氣站經(jīng)過(guò)調(diào)壓的煤層氣，經(jīng)過(guò)集氣管線進(jìn)入集氣總站，然后進(jìn)行過(guò)濾、二次調(diào)壓、計(jì)量和緩沖，再進(jìn)入集氣總站的壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后經(jīng)過(guò)外輸管線進(jìn)入處理母站，完成相同的流程后在母站壓縮機(jī)進(jìn)行二次加壓，最后以CNG形式出售。
但此流程過(guò)于繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)資金，所以又進(jìn)行了簡(jiǎn)化，即井口產(chǎn)氣經(jīng)采氣管線進(jìn)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(gè)集輸過(guò)程減少了那些比較繁瑣的增壓設(shè)施，相對(duì)簡(jiǎn)化。
但由于山西臨汾的地勢(shì)復(fù)雜和國(guó)家的一些技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)致煤層氣的地面集輸存在著一些技術(shù)難題。
三、技術(shù)難題
(1)山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是一個(gè)比較偏遠(yuǎn)的地方，地勢(shì)復(fù)雜，土地范圍小，人口不是特別多，所以不太適合大規(guī)模的地面集輸，一是耗費(fèi)人力，二是在不能提高產(chǎn)量的前提下浪費(fèi)土地。
所以鄉(xiāng)寧縣需要小型撬裝液化裝置來(lái)對(duì)地面集輸技術(shù)進(jìn)行輔助，雖然這一技術(shù)在加拿大等國(guó)家相對(duì)成熟，但是在其他國(guó)家，這套裝置的能耗及液化效率還是一個(gè)大問(wèn)題。
(2)煤層氣技術(shù)過(guò)程中的計(jì)量很容易出現(xiàn)誤差。
因?yàn)樯轿魇∨R汾市鄉(xiāng)寧縣位于丘陵區(qū)，所以煤層氣的集輸具有低壓的特點(diǎn)，而且地形起伏較大，所以管線距離較長(zhǎng)，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)的壓力造成一定的影響。
導(dǎo)致計(jì)量出現(xiàn)誤差，最后產(chǎn)出的煤層氣質(zhì)量不純。
這個(gè)難題我們應(yīng)該通過(guò)改進(jìn)地面集輸系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行解決。
結(jié)語(yǔ)
山西省煤層氣資源尤為豐富，而且它是一種不可多得的優(yōu)質(zhì)能源，所以開發(fā)煤層氣資源是對(duì)我國(guó)能源短缺的緩沖，也是對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)。
但是由于地勢(shì)復(fù)雜、技術(shù)缺陷等原因煤層氣的地面集輸技術(shù)還存在許多問(wèn)題，導(dǎo)致投入成本大，產(chǎn)出量低，所以我們需要對(duì)煤層氣的集輸技術(shù)進(jìn)行研究，來(lái)討論如何提高煤層氣的開采和集輸能力。
通過(guò)研究，我們?nèi)〉昧艘恍┻M(jìn)展，比如采取低壓混合制冷劑冶化工藝來(lái)進(jìn)行集輸。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，山西省煤炭事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入正軌，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)已經(jīng)做出了偉大的貢獻(xiàn)。
煤炭事業(yè)不僅有利于我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，還有助于增加我國(guó)的能源儲(chǔ)備量，為我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
但是在此過(guò)程中，還存在一些瓶頸。
就這些問(wèn)題，在今后的社會(huì)實(shí)踐中，我們還應(yīng)該針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行更深層次的研究討論整體提高系統(tǒng)的安全運(yùn)輸能力和輸運(yùn)能力。
參考文獻(xiàn)
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