低浓度煤层气变压吸附装置防静电研究

摘要

煤层气利用价值很大，处理后可用作天然气，具有储量丰富、采收率高、发热量大等特点。使用变压吸附提浓低浓度瓦斯，因为过程存在静电放电等安全隐患，所以无法应用到实际生产中，导致煤层气无法利用而直接排空，造成资源浪费和环境污染。
　　本文对低浓度煤层气变压吸附装置的静电防护方面进行了研究，分析了变压吸附装置的静电起电机理。在变压吸附装置中，静电荷产生如要源自于接触带电，即气体与器壁、气体与颗粒杂质以及杂质颗粒与颗粒之间存在反复碰撞和摩擦，从而导致静电荷的产生，当静电荷积累到一定量时会产生静电放电，从而导致爆炸事故。
　　本文以纯空气作为模拟气，利用感应式静电检测仪对变压吸附装置的静电分布进行了测量和分析，得到变压吸附装置的静电电压分布规律，并根据其静电电压分布提出静电控制措施，得到结论如下:
　　(1)使用自制防静电碳分子筛时，变压吸附吸附塔中的静电压值明显小于使用普通碳分子筛和活性炭吸附剂，安全性能更高。当气体表观流速高于0.5m·s-1时，变压吸附装置塔内静电电压存在静电放电风险;当气体表观流速在0.9m·s-1以上时，管路静电电压不稳定且电压值较高，容易引发静电放电。当气体中的颗粒含量高于2g/m3、颗粒平均粒径高于1.5mm时，静电电压高于极限值，静电放电风险较高。
　　(2)引入机械研磨和化学研磨对器壁表面进行平滑处理，有效降低静电电压，同时静电电压波动幅度也显著降低。阀门处的静电控制效果更为明显。通过静电接地，变压吸附装置管路的静电荷得到有效的泄漏和消散，静电电压基本平稳，静电控制效果明显。使用加入炭黑的橡胶密封圈，阀门开关前后静电电压波动较小，波动值可控制在0.5KV以内，静电压稳定性提高，同时静电电压有一定的降低。

目录

声明

摘要

1．文献综述

1．1 变压吸附装置生产工艺简介

1．2 静电学基础知识简介

1．2．1 静电学发展历程

1．2．2 静电产生机理

1．2．3 静电放电类型

1．3 静电检测

1．3．1 稀相顿粒的荷质比险测

1．3．2 密相颗粒的电荷量、电势检测

1．4 静电控制

1．4．1 减少静电荷生成

1．4．2 增加静电荷耗散

1．4．3 对生成静电荷中和

1．5 本研究的主要工作

2．实验部分

2．1 实验装置

2．1．1 变压吸附装置

2．1．2 静电采集装置

2．1．3 实验物料

2．2 静电测量

2．2．1 静电压的产生

2．2．2 静电压的测量原理

2．2．3 静电压的测量方法

2．2．4 静电压测量点的选择

2．2．5 静电放电极限值

2．3 实验内容

3 变压吸附装置的静电起电机理

3．1 变压吸附装置的接触带电起电

3．1．1 接触带电的机理

3．2 变压吸附装置的摩擦带电

3．2．1 摩擦带电的机理

3．2．2 粉体的摩擦带电

3．1．2 气体-液体接触带电

4．变压吸附装置中静电分布研究

4．1 吸附塔中静电压分布

4．1．1 实验方法

4．1．2 实验结果与讨论

4．2 其他检测点静电压分布

4．2．1 实验方法

4．2．2 各检测点静电压的变化分布

4．2．2 表观流速对静电分布的影响

4．2．3 气体中颗粒含量对静电压分布的影响

4．2．4 颗粒粒径对各监检测点静电压分布的影响

4．3 小结

5．变压吸附装置的静电控制研究

5．1 静电控制原则

5．1．1 控制静电荷产生的一般原则

5．1．2 消除静电的主要措施

5．2 变压吸附装置管路的静电控制

5．2．1 器壁表面处理对静电控制的影响

5．2．2 静电接地对静电控制的影响

5．2．3 使用抗静电剂对静电控制的影响

5．3 小结

6．结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及论文发表情况