專利名稱：：煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于煤炭和能源領(lǐng)域，主要涉及煤炭、煤化工、發(fā)電、能源勘探、煤層氣抽放、煤層氣利用、煤炭氣化、氣體分離技術(shù)等。二、技術(shù)背景我國(guó)有著極為豐富的煤層氣資源，據(jù)估算，埋深2000m以淺的煤層氣資源量達(dá)3035萬(wàn)億m3，以可采系數(shù)50財(cái)斤算，其可采資源量為1517.5萬(wàn)億m3，相當(dāng)于131.9153.9億t原油，按現(xiàn)有原油開采速度，可供我國(guó)開采100年以上。因此，我國(guó)煤層氣開發(fā)前景巨大。煤層氣俗稱"瓦斯"，大量存在于煤層中，屬于非常規(guī)天然氣，主要成分為甲垸。同時(shí)煤層氣是造成煤礦井下事故的主要原因之一。煤層氣是一種熱值高、無(wú)污染的新能源，可用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料、化工原料和居民生活燃料。如果對(duì)其合理利用，則可以彌補(bǔ)能源短缺。與此同時(shí)，對(duì)煤層氣的回收利用還有助于保護(hù)環(huán)境，因?yàn)槊簩託怆S著煤炭開采泄漏到大氣中會(huì)加劇全球溫室效應(yīng)。但在采煤之前第一部分先采出煤層氣，可以使煤礦生產(chǎn)中的瓦斯涌出量降低70%到95%。由于11甲垸的溫室效應(yīng)相當(dāng)于211C02,因此甲烷直接燃燒與直接排空相比，溫室效應(yīng)減少94%。隨著《京都議定書》正式生效，各國(guó)更注重對(duì)煤層氣的回收利用，以減少溫室氣體排放。近年來(lái)，中國(guó)煤層氣的勘探開發(fā)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，國(guó)家有關(guān)部門和地方政府都在積極參與這項(xiàng)工作，已經(jīng)把煤層氣的開發(fā)列入《中國(guó)21世紀(jì)議程優(yōu)先項(xiàng)目計(jì)劃》，力爭(zhēng)趨利避害，使煤層氣成為中國(guó)新的替代能源。《京都議定書》規(guī)定了各國(guó)的溫室氣體減排量，如果某個(gè)國(guó)家達(dá)不到這一規(guī)定，它可以向額度尚有富余的發(fā)展中國(guó)家購(gòu)買剩余配額，從而保證全球總體減排量達(dá)標(biāo)，而支付的資金可以作為國(guó)際基金，幫助這些發(fā)展中國(guó)家實(shí)施具有環(huán)保意義的項(xiàng)目。由于煤層氣主要成分為甲烷，燃燒后產(chǎn)生水蒸氣和溫室氣體二氧化碳，比起燃煤發(fā)電其二氧化碳排放量大為減少。抽取煤層氣的做法，不但發(fā)了電，還解決了安全問題和溫室氣體排放問題，因此，它對(duì)煤礦企業(yè)是很有益的在世界許多主要產(chǎn)煤國(guó)中煤層氣是潛在的重要能源。世界范圍內(nèi)，相當(dāng)數(shù)量的煤層氣被開采，其中大部分氣體是從生產(chǎn)深井中開采出來(lái)的，只有少量的煤層氣是從報(bào)廢礦井回收的煤層氣是一種清潔燃料，只要不混入空氣和其它不可燃礦山氣體，其性質(zhì)和天然氣差不多。煤層氣可以用以下方法從煤層中回收從生產(chǎn)礦井中抽排(CMM)從報(bào)廢礦井中抽放(AMM)從未開采的煤中通過地面鉆孔生產(chǎn)(VCBM)煤層氣儲(chǔ)集源的比較儲(chǔ)集源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)未采區(qū)煤層氣煤層氣純度很高采氣作業(yè)獨(dú)立于采煤在采煤之前先采氣，可改善礦井安全有很高的調(diào)節(jié)能力，沒有環(huán)境排放的風(fēng)險(xiǎn)鉆井和完井成本高鉆井和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需征地需大量鉆孔及與之配套的地面集氣管網(wǎng)礦井瓦斯通過現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施在固定場(chǎng)所將礦井瓦斯輸送到地面。瓦斯作為廢氣進(jìn)行回收，且以礦井安全為主要目的。礦井瓦斯的利用是通過甲烷轉(zhuǎn)變?yōu)榈臀：π缘腸o2而減少了溫室氣體的排放?？蓪?shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)氣量氣純度可變(中等純度至低純度)供氣可能會(huì)受采煤作業(yè)的影響，使用儲(chǔ)氣罐可在一定程度上得到緩解沒有調(diào)節(jié)能力可能需要通過外部燃料供應(yīng)維持瓦斯利用過程不中斷報(bào)廢礦井瓦斯利用以前的巷道和鉆孔進(jìn)入瓦斯儲(chǔ)集層在某些情況下，可以在用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝采氣鉆孔減少關(guān)閉礦井中溫室氣體的排放產(chǎn)氣量高，氣純度相對(duì)穩(wěn)定(從高到低)可在確定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)供氣量以適應(yīng)需求可能需要做礦井修補(bǔ)工作以充分密封地面礦井水位的升高使可進(jìn)入的瓦斯儲(chǔ)層的體積逐漸縮小可能需要不斷地用泵抽出礦井水煤層氣是一種以吸附狀態(tài)為主、生成并儲(chǔ)存于煤層及其圍巖中的甲烷氣體，發(fā)熱量大于8100大卡/m3，與常規(guī)天然氣相比主要異同如下-煤層氣與常規(guī)天然氣相比相同點(diǎn)-1;氣體成分大體相同煤層氣主要由95%以上的甲垸組成，另外5%的氣體一般是C02或N2;而天然氣成分也主要是甲烷，其余的成分變化較大。2;用途相同兩種氣體均是優(yōu)質(zhì)能源和化工原料，可以混輸混用。煤層氣與常規(guī)天然氣相比不同點(diǎn)1;煤層氣基本不含碳二以上的重?zé)N，產(chǎn)出時(shí)不含無(wú)機(jī)雜質(zhì)，天然氣一般含有含碳二以上的重?zé)N，產(chǎn)出時(shí)含無(wú)機(jī)雜質(zhì)；2;在地下存在方式不同，煤層氣主要是以大分子團(tuán)的吸附狀態(tài)存在于煤層中，而天然氣主要是以游離氣體狀態(tài)存在于砂巖或灰?guī)r中；3;生產(chǎn)方式、產(chǎn)量曲線不同。煤層氣是通過排水降低地層壓力，使煤層氣在煤層中解吸-擴(kuò)散-流動(dòng)采出地面，而天然氣主要是靠自身的正壓產(chǎn)出；煤層氣初期產(chǎn)量低，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，可達(dá)20-30年，天然氣初期產(chǎn)量高，生產(chǎn)周期一般在8年左右；4;煤層氣又稱煤礦井斯，是煤礦生產(chǎn)安全的主要威脅，同時(shí)煤層氣的資源量又直接與采煤相關(guān)，隨著采煤過程煤層氣就排放到大氣中。表格歸納如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年隨煤炭開采而減少資源量190億1113以上，而天然氣資源量受其他采礦活動(dòng)影響較小。我國(guó)煤層氣治理和利用技術(shù)發(fā)展由于對(duì)煤層氣的治理技術(shù)研究工作起步較晚，所以與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比有一定程度的差距。我國(guó)煤層氣的主要處理方法是采用綜合抽放技術(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)煤礦煤層氣抽放技術(shù)歷經(jīng)"高透氣性煤礦煤層氣抽放"、"鄰近層卸壓煤層氣抽放"、"低透氣性煤層強(qiáng)化煤層氣抽放"和"綜合抽放煤層氣"等4個(gè)階段的發(fā)展，無(wú)論是煤層氣抽放方法，還是抽放裝備等均達(dá)到較先進(jìn)的水平。目前的平均煤層氣抽放率僅有23%,而俄羅斯、美國(guó)、澳大利亞等主要采煤國(guó)家的平均煤層氣抽放率均在50%以上。煤層氣治理存在的問題1;基礎(chǔ)理論研究的滯后性；有關(guān)煤層氣生成、運(yùn)移、富集規(guī)律的地質(zhì)理論、煤層氣勘探理論、煤層氣在地球物理場(chǎng)中的流動(dòng)理論等基礎(chǔ)研究還顯薄弱。缺乏完善和成熟的理論指導(dǎo)。2;技術(shù)國(guó)產(chǎn)化程度較低；由于我國(guó)煤層氣治理技術(shù)主要是借鑒常規(guī)油氣和引進(jìn)美國(guó)等技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。所以，許多技術(shù)針對(duì)性不強(qiáng)，不適合我國(guó)的具體國(guó)情。3;煤層氣抽放率低，安全隱患大、煤層氣抽放技術(shù)是采用壓力衰竭技術(shù)，即通過排水降壓來(lái)開采煤層氣。但是由于降壓的幅度受到各種因素的限制，煤層氣的采收率低，煤層氣井的生產(chǎn)周期很，造成煤層氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益差，阻礙煤層氣的發(fā)展，目前治理礦井安全的重要措施，但由于我國(guó)煤炭行業(yè)效益低下，很多企業(yè)無(wú)力投資井下煤層氣的抽放，從而導(dǎo)致絕大部分礦井抽放率小于30%。從而帶來(lái)了很大的生產(chǎn)安全隱患。4;利用率低導(dǎo)致資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；總體上講，我國(guó)煤層氣治理與利用尚處于初級(jí)階段，煤層氣綜合利用技術(shù)僅在民用燃料和電廠發(fā)電等小范圍內(nèi)得以應(yīng)用，而且利用規(guī)模明顯偏小，大量的煤層氣排向大氣中，不僅造成資源的浪費(fèi)，而且導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題。5;上下游發(fā)展不協(xié)調(diào)；與我國(guó)巨大的煤層氣儲(chǔ)量相比，煤層氣的開采與利用并未引起高度的重視，目前，我國(guó)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模地面開采煤層氣的實(shí)際。即便如此，主要工作也只是集中在煤層氣的勘探與開采方面，而對(duì)于煤層氣治理與應(yīng)用，主要是通過被動(dòng)地對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行井下抽放，來(lái)改善煤礦的安全生產(chǎn)條件，而對(duì)于主動(dòng)利用煤層氣實(shí)現(xiàn)治理的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一旦我國(guó)煤層氣勘探與開采取得重大突破，下游利用的薄弱將成為制約煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(1GCC-Integrat-edCasificationcombinedCycle)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分狀置、煤氣凈化設(shè)備(包括硫的回收裝置)，第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。典型的IGCC發(fā)電系統(tǒng)如附圖lIGCC的工藝過程如下煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，由于它采用了燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)，大大地提高了能源的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)了能的梯級(jí)利用，提高了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的效率，更重要的是它較好地解決了常規(guī)燃煤電站固有的污染環(huán)境的問題。(1);高效率，且具有提高效率的最大潛力IGCC的高效率主要來(lái)自聯(lián)合循環(huán)，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展又使它具有了提高效率的最大潛力?，F(xiàn)在，燃用天然氣或油的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)凈效率已達(dá)到58%，本世紀(jì)初可望超過60%。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)一步提高，IGCC的凈效率能達(dá)到50%或更高。(2);煤潔凈轉(zhuǎn)化與非直接燃煤技術(shù)使它有極好的環(huán)保性能先將煤轉(zhuǎn)化為煤氣，凈化后燃燒，克服了由于煤的直接燃燒造成的環(huán)境污染問題，其NOx和S02的排放遠(yuǎn)低于環(huán)境污染排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硫率98%,除氮氧化物率可達(dá)90%。廢物處理量少，副產(chǎn)品還可銷售利用，能更好地適應(yīng)本世紀(jì)火電發(fā)展的需要。(3);耗水量少比常規(guī)汽輪機(jī)電站少30-50%,這使它更有利于在水資源緊缺的地區(qū)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，也適于礦區(qū)建設(shè)坑口電站。(4);易大型化單機(jī)功率可達(dá)到300-600MW以上。(5);能夠利用多種先進(jìn)技術(shù)使之不斷完善IGCC是一個(gè)由多種技術(shù)集成的系統(tǒng)，煤的氣化、凈化技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)以及汽輪機(jī)技術(shù)等的發(fā)展都為它的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。(6);能充分綜合利用煤炭資源適用煤種廣，能和煤化工結(jié)合成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，能同時(shí)生產(chǎn)電、熱、燃料氣和化工產(chǎn)品。煤碳?xì)饣到y(tǒng)利用高壓煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成煤氣，以取代天然氣作為燃料，是發(fā)展IGCC技術(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容。目前IGCC采用的氣化爐；主要要求是高的碳轉(zhuǎn)化率n。和冷煤氣效率n,、大容量(盡可能做到單爐電站)以及與發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的匹配性好等。流化床氣化爐以空氣做為氣化劑時(shí)，可省去復(fù)雜空分系統(tǒng)，但煤氣熱值低，不利于燃燒；但采用純度高的氧氣要比用空氣為氣化劑時(shí)冷煤氣效率高，卻增大了廠用電率，煤氣凈化系統(tǒng)從氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣含有大量有害雜質(zhì)，無(wú)法滿足燃?xì)廨啓C(jī)安全可靠運(yùn)行和環(huán)保法規(guī)的要求，必須預(yù)先凈化處理，以除去粗煤氣中的硫化物、粉塵、氮化物以及堿金屬與鹵化物等有害物質(zhì)?，F(xiàn)多采用常溫濕法除塵脫硫工藝，相對(duì)成熟。由于在凈化前，先要將高溫煤氣冷卻降溫，雖然可以回收部分煤氣顯熱，但由于能量的品位降低，必將影響到IGCC整體的效率。因此，人們正致力于研究開發(fā)高溫干法脫硫技術(shù)，它與煤氣低溫凈化技術(shù)相比能使IGCC的凈效率提高0.7—2.0%。余熱鍋爐及蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)-.性能先進(jìn)的IGCC離不開髙效率的蒸汽循環(huán)，余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)不可避免要與煤氣化、凈化系統(tǒng)等進(jìn)行質(zhì)量、能量交換，因此IGCC蒸汽系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)、匹配與優(yōu)化要比一般的聯(lián)合循環(huán)復(fù)雜得多、也重要得多。為了充分地吸收各子系統(tǒng)的余熱、廢熱，目前IGCC系統(tǒng)中。一般根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度，合理地選擇蒸汽循環(huán)流程，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度T3低于538'C時(shí)，不采用再熱循環(huán)方案；當(dāng)高于580'c時(shí)，采用多壓再熱方案。對(duì)余熱鍋爐初溫的提高，IGCC中蒸汽循環(huán)完全有可能采用更高蒸汽參數(shù)，設(shè)計(jì)亞臨界、甚至超臨界的IGCC蒸汽系統(tǒng)。變壓吸附(PSA)技術(shù)PSA技術(shù)是60年代發(fā)展起來(lái)的一種氣體分離技術(shù)，它是以固定床吸附，在連續(xù)改變體系平衡的熱力學(xué)參數(shù)(壓力)下，使吸附和解吸再生循環(huán)進(jìn)行，既具有固定床吸附的優(yōu)點(diǎn)，又是一種循環(huán)過程。它廣泛用于石油、天然氣、化工的氣體分離工業(yè),例如H2、02、N2、He和Ar等氣體，以及CH4、C2H4、C2H2、nCnH2n+2、H20、C02和CO等組分的分離、回收和精制。PSA裝置最大處理能力已達(dá)到10萬(wàn)m3/hPSA分離過程的優(yōu)點(diǎn)為-(1);產(chǎn)品純度高；(2);在室溫和低壓(0.053.00MPa)下操作，不需外加熱源，設(shè)備簡(jiǎn)單；(3);可單級(jí)操作，原料氣中的幾種組芬可在單組中脫除，原料氣中的水分和C02等不需要預(yù)處理；(4);吸附劑壽命長(zhǎng)，對(duì)原料氣質(zhì)量要求不高，裝置操作容易，操作彈性大；(5);自動(dòng)化程度高，操作費(fèi)用低，節(jié)能降耗顯著。PSA技術(shù)在煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用PSA技術(shù)在煤層氣鈷井中的應(yīng)用針對(duì)我國(guó)煤層氣儲(chǔ)層屬于低滲透、壓力封閉型。在大規(guī)模開發(fā)煤層氣時(shí)采用水平井技術(shù)。水平井的主要優(yōu)點(diǎn)是垂直于煤體的最大滲透方向，可增加煤層氣的產(chǎn)量。但是，在鉆水平井時(shí)必須考慮鉆井液對(duì)煤層的污染問題，否則將得不償失，煤層氣增產(chǎn)(ECBM)N2和C02可用于清除煤裂隙中的甲烷，降低甲烷的分壓，以提高煤儲(chǔ)層的解吸作用。因?yàn)镃02能優(yōu)先吸附在煤的表面，將甲烷從其吸附的地方置換出來(lái)，所以起的作用更大?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試已證實(shí)，注入C02能獲得甲垸高產(chǎn)。保留在煤中的C02的體積比產(chǎn)出的甲烷的體積多2-3倍。注入氮?dú)獗茸02在經(jīng)濟(jì)上更合算，因?yàn)榈獨(dú)饪梢曰厥昭h(huán)使用，而C02卻保留在煤中。煤層氣開發(fā)中的應(yīng)用煤層氣鉆井，提高煤層氣采收率提高煤層氣采收率，煤層氣凈化與濃縮煤層氣凈化，輕烴回收煤層氣凈化，由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。包括生產(chǎn)井、采動(dòng)區(qū)、采空區(qū)、報(bào)廢礦井的瓦斯，因瓦斯氣體中混入部分空氣，采取抽放措施其甲烷濃度20-80%以上。煤礦開采過程中放出的瓦斯，經(jīng)風(fēng)流排至地面大氣中。含有大量的空氣，甲烷濃度較低。對(duì)抽放瓦斯一~^脫硫、脫水、脫C02、使其甲垸濃度90%以上，壓縮增壓
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種將煤炭、煤化工、整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、能源勘探、煤層氣抽放、煤層氣利用、煤炭氣化等技術(shù)。有機(jī)的融合形成煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)。以保護(hù)生命、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的理念，堅(jiān)持"安全第一、預(yù)防為主、綜合治理"的方針，自主創(chuàng)新，加大煤礦瓦斯抽采與利用力度，加快煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障煤礦生產(chǎn)安全，增加清潔能源供應(yīng)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，促進(jìn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地面抽采與井下抽采相結(jié)合、自主開發(fā)、就近利用、余氣外輸相結(jié)合；該系統(tǒng)貫徹了能量梯級(jí)利用、最大程度減少污染物二氧化碳溫室氣體的排放，環(huán)保、高效利用。系統(tǒng)發(fā)電功率可達(dá)到300-600MW以上，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)凈效率已達(dá)到58%，可望超過60%。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)一步提高，凈效率能達(dá)到60%或更高。化工產(chǎn)品數(shù)十萬(wàn)噸的環(huán)保燃料，減排C02數(shù)百萬(wàn)噸的規(guī)?；到y(tǒng)煤層氣是一種熱值高、無(wú)污染的新能源，可用于發(fā)電燃料、工業(yè)燃料、化工原料和民用燃料。對(duì)煤層氣的回收利用，使用煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù)，不但生產(chǎn)環(huán)保的化工廠品，同時(shí)發(fā)了電，還有助于保護(hù)環(huán)境，因?yàn)槊簩託怆S著煤炭開采泄漏到大氣中會(huì)加劇全球溫室效應(yīng)。抽取、利用煤層氣的做法，還解決了安全問題和溫室氣體排放問題，在采煤之前先采出煤層氣，可以使煤礦生產(chǎn)中的瓦斯涌出量降低70%到95%。同時(shí)在聯(lián)合循環(huán)后產(chǎn)生的煙氣與煤層氣提純的副產(chǎn)品NL和C02注入煤層氣的抽放井中，N2可以回收循環(huán)使用，而C02卻保留在煤中。提高了煤層氣采收率。實(shí)施步驟如下在選擇開采煤層群、突出危險(xiǎn)性比較嚴(yán)重的礦區(qū)，開采年抽采量可達(dá)到5億立方米以上井田中；煤層氣利用量達(dá)到4.5億立方米，煤礦產(chǎn)量達(dá)年產(chǎn)百萬(wàn)噸以上附近；建設(shè)安全高效開采的瓦斯綜合治理與利用示范工程，開發(fā)煤礦瓦斯綜合抽采與利用技術(shù)煤層氣。煤層瓦斯壓力降到0.74兆帕以下，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到煤層無(wú)突出危險(xiǎn)。利用本發(fā)明系統(tǒng)，見附圖2首先，煤層氣①通過采用(CMM)、(AMM)、(CVBM)方式將煤層氣抽放②至變壓吸附(PSA)系統(tǒng)中，將煤層氣抽放時(shí)的甲垸含量20%-80%的氣體脫硫、脫水、脫C02、③使其甲烷濃度90%以上滿足增壓時(shí)的安全性一部分通過增壓進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐⑦與氣化爐產(chǎn)生的低熱值煤氣，利用低熱值高效的自預(yù)熱循環(huán)低NOx高溫燃燒系統(tǒng)一起對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行完全補(bǔ)燃產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽帶動(dòng)亞臨界、甚至超臨界的蒸氣輪機(jī)發(fā)電。煙氣⑩中含有的N2達(dá)80%左右、C(X達(dá)10%左右與②變壓吸附(PSA)系統(tǒng)中產(chǎn)生的N2和C02與共同注入煤層氣的抽放井中，N2可以回收循環(huán)使用，而C02卻保留在煤中。提高了煤層氣采收率。利用煤礦生產(chǎn)的煤@采用高溫高壓流化床氣化爐，以空氣做為氣化劑生產(chǎn)低熱值煤氣通過高溫凈化，一部分用于余熱鍋爐的補(bǔ)燃，另一部分與甲垸一起用于④化工生產(chǎn)甲醇、二甲醚等環(huán)保產(chǎn)品。具體方法及控制-在煤層氣的的抽放；根據(jù)井田的地質(zhì)狀況、煤炭?jī)?chǔ)量、埋藏深度、煤層的相對(duì)煤層氣涌出量，煤的煤層氣(瓦斯)含量達(dá)到下列數(shù)值處長(zhǎng)焰煤l.01.5m3/t(C.M.),氣煤1.52.0m3/t(CM.)，肥煤與焦煤2.02.5m3/t(C.M),瘦煤2.53.Om3/t(c.M.)，貧煤3.04.0m3/t(c.M.)，無(wú)煙煤5.07.0m3/t(C.M.)(此處的C.M.是指煤中可燃質(zhì)既固定碳和揮發(fā)分)影響煤層瓦斯含量的因素，確定抽放方式從生產(chǎn)礦井中抽排(CMM)、從報(bào)廢礦井中抽放(AMM)、從未開采的煤中通過地面鉆孔生產(chǎn)(VCBM)及產(chǎn)量。據(jù)年抽采量達(dá)到5億立方米以上井田中；煤層氣利用量達(dá)到4.5億立方米，等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定井口的數(shù)量方式。同時(shí)要考慮N2和C02注入后的增加量。②一PSA裝置處理能力選擇為5-10萬(wàn)m3/h，將煤層氣抽放時(shí)的甲烷含量20%-80%的氣體脫硫、脫水、脫C02、使其甲垸濃度90%以上，滿足燃?xì)廨啓C(jī)使用時(shí)甲烷增壓時(shí)的安全特性。同時(shí)又為生產(chǎn)甲醇、二甲醚環(huán)保燃料提供質(zhì)量保證。⑤-燃?xì)廨啓C(jī)選擇機(jī)組熱效率高、比投資低、排污指標(biāo)低的燃?xì)廨啓C(jī)⑦-余熱鍋爐蒸汽系統(tǒng)采用三壓再熱方式，同時(shí)利用低熱值高效的自預(yù)熱循環(huán)低NOx高溫燃燒系進(jìn)行完全補(bǔ)燃，為汽輪機(jī)提供更高蒸汽參數(shù)，設(shè)計(jì)成亞臨界、甚至超臨界的蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)，熱效率達(dá)到35%以上。鍋爐有高(HP)、中(1P)、低(LP)3種壓力蒸汽，中壓具有中間再熱。汽輪機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有以下特點(diǎn)高壓缸采用圓筒型，無(wú)水平中分面，結(jié)構(gòu)緊湊；中低壓缸具有水平中分面，軸向排汽等優(yōu)化設(shè)計(jì)；用反動(dòng)式設(shè)計(jì)，中壓葉片采用全三元、高效串的弓形葉片。轉(zhuǎn)子采用不同材料焊接而成，高溫區(qū)采用具有優(yōu)良的高溫持久強(qiáng)度材料，低溫區(qū)離心應(yīng)力大，采用高韌性、優(yōu)良的抗腐蝕性能以及低FATT材料。在發(fā)電后的低壓蒸氣為氣化爐提供必要的蒸汽。-氣化爐采用高溫高壓流化床氣化爐，煤以空氣及變壓吸附(PSA)系統(tǒng)中產(chǎn)生的02做為氣化劑生產(chǎn)低熱值煤氣，產(chǎn)量能力與在系統(tǒng)的配置化工產(chǎn)品種類所需的原料以甲烷濃度與凈化后的低熱值煤氣按比例使用，同時(shí)滿足余熱鍋爐與燃?xì)廨啓C(jī)所排煙氣中的含氧量利用低熱值高效的自預(yù)熱循環(huán)低NOx高溫燃燒系統(tǒng)一起對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行完全補(bǔ)燃所需。⑩-煙氣中的N2含量達(dá)80%左右、C02含量達(dá)1096左右與②變壓吸附(PSA)系統(tǒng)中產(chǎn)生的N2和C02混合后共同注入煤層氣的抽放井中，N2可以回收循環(huán)使用，而C02卻保留在煤中。達(dá)到提髙煤層氣2-3倍采收量。附圖一為IGCC的系統(tǒng)圖，附圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)圖。權(quán)利要求\1一種煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)產(chǎn)發(fā)電方法，其特征在于將煤炭、煤化工、整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、能源勘探、煤層氣抽放、煤層氣利用、煤炭氣化等技術(shù)融合形成煤層氣的回收利用，使用煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)技術(shù)，不但生產(chǎn)環(huán)保的化工廠品同時(shí)發(fā)了電。系統(tǒng)發(fā)電功率可達(dá)到300-600MW以上，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)凈效率已達(dá)到58%，可望超過60%。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)義步提高，凈效率能達(dá)到60%或更高。化工產(chǎn)品數(shù)十萬(wàn)噸的環(huán)保燃料，減排C02數(shù)百萬(wàn)噸的規(guī)模化系統(tǒng)。2利用在聯(lián)合循環(huán)后產(chǎn)生的煙氣與煤層氣提純的副產(chǎn)品隊(duì)和C02諸如煤層氣的抽放井中，N2可以回收循環(huán)使用，而C02卻保留在煤鐘。提高了煤層氣采收率。3將煤層氣抽放后利用變壓吸附法將甲烷含量20%-80%的氣體脫硫、脫水、脫C02、使其甲烷濃度達(dá)到90%以上滿足增壓時(shí)的安全性，一部分通過增壓進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電，另一部分與甲烷一起用于化工生產(chǎn)甲醇、二甲醚等環(huán)保產(chǎn)品。統(tǒng)凈效率已達(dá)到58%，可望超過60%。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)義步提高，凈效率能達(dá)到60%或更高4利用燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐與氣化爐產(chǎn)生的低熱值煤氣，利用低熱值高效的自預(yù)熱循環(huán)低N(k高溫燃燒系統(tǒng)一起對(duì)余熱鍋爐進(jìn)行完全補(bǔ)燃產(chǎn)生高溫、高壓蒸汽帶動(dòng)亞臨界、甚至超臨界的蒸氣輪機(jī)發(fā)電。使煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電功率可達(dá)到300-600麗以上，系統(tǒng)凈效率已達(dá)到58%，可望超過60%。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)義步提高，凈效率能達(dá)到60%或更高5煙氣中含有的N2達(dá)80%左右、C(X達(dá)10%左右變壓吸附系統(tǒng)中產(chǎn)生的N2和C02共同注入煤層氣的抽放井中，N2可以回收循環(huán)使用，而C02卻保留在煤中。提高了煤層氣采收率。6利用煤礦生產(chǎn)的煤，采用高溫高壓流化床氣化爐，以空氣做為氣化劑生產(chǎn)低熱值煤氣，通過高溫凈化。一部分用于余熱鍋爐的補(bǔ)燃，另一部分與甲烷一起用于化工生產(chǎn)甲醇、二甲醚等環(huán)保產(chǎn)品。7余熱鍋爐蒸汽系統(tǒng)采用三壓再熱方式，利用低熱值高效的自預(yù)熱循環(huán)低N0x高溫燃燒系進(jìn)行完全補(bǔ)燃，為汽輪機(jī)提供更高蒸汽參數(shù)，設(shè)計(jì)成亞臨界、甚至超臨界的蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)，熱效率達(dá)到35%以上。全文摘要本發(fā)明的目的在于提供一種將煤炭、煤化工、整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、能源勘探、煤層氣抽放、煤層氣利用、煤炭氣化等技術(shù)。有機(jī)的融合形成煤層氣與整體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。以保護(hù)生命、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的理念，堅(jiān)持“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的方針，自主創(chuàng)新，加大煤礦瓦斯抽采與通風(fēng)瓦斯利用力度，保障煤礦生產(chǎn)安全，增加清潔能源供應(yīng)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，促進(jìn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。地面抽采與井下抽采相結(jié)合、自主開發(fā)、就近利用、余氣外輸相結(jié)合；該系統(tǒng)貫徹了能量梯級(jí)利用、最大程度減少污染物二氧化碳溫室氣體的排放，環(huán)保、高效利用。系統(tǒng)發(fā)電功率可達(dá)到300-600MW以上，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)凈效率已達(dá)到58％，可望超過60％。隨著燃?xì)獬鯗氐倪M(jìn)一步提高，凈效率能達(dá)到60％或更高?；ぎa(chǎn)品數(shù)十萬(wàn)噸的環(huán)保燃料，減排CO₂數(shù)百萬(wàn)噸的規(guī)?；到y(tǒng)。文檔編號(hào)C10L1/02GK101122259SQ200610162090公開日2008年2月13日申請(qǐng)日期2006年12月12日優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日發(fā)明者邢一崧申請(qǐng)人:邢一崧