李永玲,刘应书

(北京科技大学机械工程学院,北京 100083)

低浓度含氧煤层气吸附富集过程中吸附塔高径比的影响规律

李永玲,刘应书

(北京科技大学机械工程学院,北京 100083)

根据Coward爆炸三角形提出一种安全的分离富集低浓度含氧煤层气的设想——等比例变压吸附法,通过实验证明采用活性炭和碳分子筛作为混合吸附剂,可以在保证解吸气、排放气中甲烷浓度和氧气浓度不进入爆炸范围的前提下将煤层气中的甲烷浓度从20%富集到30%以上。实验研究了吸附塔高径比对解吸气和排放气中甲烷、氧气的浓度分布以及高径比对反吹时间的影响。结果表明提高高径比、增加反吹过程均能降低排放气和解吸气的爆炸性,实现低浓度含氧煤层气安全富集的可行性。但高径比过大,吸附时间过长,单位时间内吸附循环数减少,会降低吸附剂的利用率,增大床层阻力,增加压缩机能耗。

低浓度;含氧煤层气;高径比;变压吸附

目前,我国每年因采煤向空气中排放大量的煤层气,同时由于我国煤层气有着“三高一低”的特点,很难像美国、澳大利亚那样大规模的采用地面开发的方式,而主要采用井下抽放的方式进行,致使我国煤矿抽放的煤层气浓度普遍较低。2008年煤层气抽采量约58亿m3,而井下抽放量近53亿m3,但井下抽放的甲烷浓度(全文均指体积分数)在20%～65%[1－3]。

对于低浓度煤层气(甲烷浓度＜30%),出于安全考虑,通常被禁止直接利用[4],致使煤矿区抽采的煤层气利用率非常低[5],目前国内低浓度煤层气主要采用焚烧销毁或者放散的办法处理。……