本技术涉及一种利用天然冷能进行瓦斯水合分离的系统及其工作方法,涉及瓦斯提纯领域,包括布置有盘管和溶液的冷能储存池、冬季采集自然冷能的自然冷能收集器、用于加热载冷剂的热交换器、存储瓦斯气体的瓦斯存储罐、用于进行瓦斯水合分离的可视反应釜和向可视反应釜内注入液体的注水装置,自然冷能收集器通过载冷剂收集外界冷能,载冷剂流经盘管与溶液热交换以存储冷能;携带冷能的载冷剂流经热交换器加热达到限定温度后进入可视反应釜;瓦斯存储罐和注水装置分别向可视反应釜内注入不纯瓦斯气体和水以进行水合分离,本发明具有能够收集自然冷能进行利用,节约电能的优点。
背景技术
煤矿瓦斯(主要成分为甲烷)是煤矿生产中的主要伴生气体,具有易燃易爆的特性,是威胁煤矿安全生产的主要危险源之一,同时是清洁型能源,亦是温室气体。目前煤矿抽采瓦斯被大量直排,严重污染大气环境、浪费天然气能源。其主要原因是瓦斯抽采过程中氮气和氧气等杂质气体混入,降低甲烷浓度,致使无法利用,据此有效分离并回收煤矿瓦斯不仅能降低煤矿生产的安全风险,还能实现资源的高效利用,节能减排。
水合物分离技术作为一种应用前景良好的混合气体分离方法,已被广泛研究。该技术通过利用不同气体生成水合物的温度和压力差异,实现对煤层气中甲烷、氮气和氧气等成分的选择性分离,并具有储气量大、操作条件温和回收的优点。瓦斯水合物是一种低温高压条件下由水与甲烷等气体形成的笼形包合物,其生成过程需始终在低温环境中进行,这一环节往往是瓦斯分离过程中最耗能的部分。然而,在传统的瓦斯水合分离提纯过程中,为了达到低温条件,通常采用纯电的方式供给,虽然能够提供所需的低温环境,但其能耗大、设备复杂、运行成本高。
我国黑龙江省地处中国东北,位于北纬43°26′至53°33′之间,气候寒冷,冬季漫长(通常从11月至次年3月),气温常在零下10度至零下30度之间,具有显著的天然冷能优势。目前煤矿瓦斯分离的低温环境主要依赖电能提供,而利用天然冷能供给瓦斯水合分离所需的低温环境的方法与技术仍属空白。
因此,针对以上不足,需要提供一种利用天然冷能进行瓦斯水合分离的系统及其工作方法。
实现思路