超低浓度瓦斯减排利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及高温烟气热量利用技术领域，尤其涉及一种超低浓度瓦斯减排利用系统。


背景技术：

2.超低浓度煤矿瓦斯采用回热氧化技术进行减排利用，将浓度3%以下的煤矿瓦斯氧化分解为二氧化碳和水，并回收热量用于煤矿动力、供热。减排利用过程中，回热氧化装置的热源稳定，而煤矿动力、用热负荷变化非常大，因此能量的供给、需求不匹配。目前解决能量供需不匹配问题的方法是减小回热氧化装置负荷甚至停用部分设备，但是上述处理方式存在温室气体不能处理而大量排放以及回热氧化装置频繁启停、设备频繁调节等问题，非常不利于煤矿正常生产工作。
3.公开号cn1065000082a的中国专利公开了一种基于钢厂饱和蒸汽优化利用的煤气发电系统，将煤气锅炉尾部的低温烟气余热对凝结水进行初级加热，低压蒸汽-凝结水换热器和中压蒸汽-凝结水换热器则分别利用钢厂的低压饱和蒸汽和中压饱和蒸汽对凝结水进行再次加热。但是该系统我不存在供需不匹配的问题，因此，不能将其直接应用于煤矿瓦斯处理技术中。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超低浓度瓦斯减排利用系统，回收利用瓦斯氧化热量，满足煤矿动力需求及生产、生活供热需求，保证供需平衡。
5.为实现此技术目的，本实用新型采用如下方案：
6.超低浓度瓦斯减排利用系统，包括回热氧化装置、余热锅炉、烟囱、发电子系统、换热子系统、高温水利用子系统；回热氧化装置与余热锅炉连接，余热锅炉分别与烟囱、发电子系统、换热子系统连通，换热子系统与高温水利用子系统双向连通。
7.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
8.（1）拓展瓦斯利用途径。将发电、驱动、供热及制冷等煤矿瓦斯常用利用途径有机结合，并能合理匹配能量供需平衡，实现能量梯级利用以及一年四季均可利用，开辟了煤矿瓦斯利用新方法。
9.（2）超低浓度瓦斯减排利用系统利用率得到提升。当压缩空气需求减少，产生能量有富余时，可以驱动发电机发电，回热氧化装置仍然保持正常工作，能够持续、稳定利用煤矿超低浓度瓦斯，实现减排目标。
10.（3）超低浓度瓦斯减排利用系统的可靠性提高。在超低浓度瓦斯减排利用系统中，同类设备或不同设备都有备用或替代措施，不会因某一设备故障导致系统停止运行。另外，供热、制冷、供压缩空气等需求都可以得到充分保障。
11.本实用新型的优选方案为：
12.发电子系统包括汽轮机、联轴器、空压机和发电电动一体机，汽轮机的进口与余热
锅炉的热蒸汽出口连通，汽轮机的出口通过联轴器与空压机相连，空压机还通过另一联轴器与发电电动一体机连接。
13.换热子系统包括减温减压器、凝汽器、冷凝水箱和补水泵，余热锅炉的热蒸汽出口与减温减压器连通，减温减压器与凝汽器的一进口连通，凝汽器的一出口与冷凝水箱连通，冷凝水箱与补水泵连通，补水泵与余热锅炉相连。
14.高温水利用子系统包括分水器、用热设备和集水器，分水器与用热设备连通，用热设备与集水器相连，集水器与凝汽器连通。
15.用热设备包括洗浴水换热器、供热换热器、溴化锂制冷机和冷却塔，分水器分别与洗浴水换热器、供热换热器、制冷机和冷却塔连通，洗浴水换热器、供热换热器、制冷机和冷却塔又均与集水器相连。
16.还包括洗浴水供水管和洗浴成品水箱，洗浴水换热器的一进口与洗浴水供水管连通，洗浴水换热器的一出口与洗浴成品水箱连通。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例提供的超低浓度瓦斯减排利用系统的结构示意图；
18.图中标记为：1、回热氧化装置；2、余热锅炉；3、烟囱；4、冷凝水箱；5、补水泵；6、汽轮机；7、凝汽器；8、减温减压器；9、联轴器；10、空压机；11、发电电动一体机；12、分水器；13、洗浴水换热器；14、集水器；15、循环水泵；16、洗浴水调节阀；17、洗浴成品水箱；18、供热换热器；19、制冷机；20、冷却塔。
具体实施方式
19.为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。
20.如图1所示，本实用新型提供的一种超低浓度瓦斯减排利用系统，由回热氧化装置1、余热锅炉2、烟囱3、发电子系统、换热子系统、高温水利用子系统等组成，回热氧化装置1与余热锅炉2连接，余热锅炉2分别与烟囱3、发电子系统、换热子系统连通，换热子系统与高温水利用子系统双向连通。
21.发电子系统由汽轮机6、联轴器9、空压机10和发电电动一体机11等组成，余热锅炉2的高温过热出口通过管道与汽轮机6连通，汽轮机6的出口通过联轴器9与空压机10相连，空压机10还通过另一联轴器与发电电动一体机11连接。发电机（电动机）与汽轮机6、空压机10连接在共同的转轴上，以相同的速度转动。共同转轴的转速是由空压机10的输出功率决定的，空压机10输出功率越高，转速越快。汽轮机6的输出功率是由瓦斯氧化所产生的能量决定的，瓦斯氧化所产生的能量越多，汽轮机6输出功率越大。
22.换热子系统由减温减压器8、凝汽器7、冷凝水箱4和补水泵5等组成，余热锅炉2的高温过热蒸汽出口还与减温减压器8相连，减温减压器8通过管道与凝汽器7的气体进口相连，凝汽器7的气体进口还与汽轮机6相连，凝汽器7的低温液体出口通过管道与冷凝水箱4连通，冷凝水箱4通过补水泵5与余热锅炉2的软化水进口相连。
23.高温水利用子系统由分水器12、集水器14、循环水泵15和用热设备等组成，其中凝汽器7的高温液体出口通过管道与分水器12相连，分水器12上并联多种不同的用热设备，用
热设备的低温回水口均与集水器14相连，集水器14通过循环水泵15与凝汽器7的液体进口相连。
24.用热设备分为洗浴水换热器13、供热换热器18、制冷机19和冷却塔20四种，其中，洗浴水换热器13为液体与液体的换热器，洗浴水换热器13的低温液体进口与洗浴水供水管相连，洗浴水供水管上安装有洗浴水调节阀16，经洗浴水换热器13加热后的洗浴水出口与洗浴成品水箱17相连，洗浴成品水箱17供澡堂用水。供热换热器18也是液体与液体的换热器，供热换热器18的待加温管道为采暖水管。
25.工作过程：
26.超低浓度煤矿瓦斯在回热氧化装置1内充分氧化并释放热量，产生800℃~850℃的高温烟气，进入余热锅炉2。高温烟气在余热锅炉2内与软化水交换热量，烟气温度降低至150℃以下，随后通过烟囱3排入大气。
27.超低浓度瓦斯减排利用系统配置多套回热氧化装置1，同类设备均为并联关系，可通过控制阀门控制。多套回热氧化装置1互为备用，可确保超低浓度瓦斯减排利用系统稳定运行。
28.低温冷凝水存储在冷凝水箱4内，经过补水泵5增压进入余热锅炉2，吸收高温烟气所含热量成为高温过热蒸汽。高温过热蒸汽进入汽轮机6，推动汽轮机6做功变为低温乏汽，经过凝汽器7冷却以后变为冷凝水，返回冷凝水箱4。
29.当汽轮机的输出功率等于空压机功率时，共同转轴的转速不变，电机控制器控制发电电动一体机不做功。当汽轮机的输出功率大于空压机功率时，共同转轴的转速有升高趋势，电机控制器控制发电电动一体机作为发电机利用多余功率发电，维持共同转轴的转速不变。当汽轮机的输出功率小于空压机功率时，共同转轴的转速将要降低，电机控制器控制发电电动一体机作为电动机做功补充不足功率，维持共同转轴的转速不变。
30.当汽轮机6不工作时，余热锅炉2产生的高温过热蒸汽进入减温减压器8，变为低温蒸汽，经过凝汽器7冷却以后变为冷凝水，返回冷凝水箱4。减温减压器8的设置提高了超低浓度瓦斯减排利用系统稳定性。
31.由集水器14来的低温软化水，经过循环水泵15增压，进入凝汽器7吸收热量，变为高温软化水，进入分水器12，用于供暖、制冷等用途。
32.当用于制备洗浴热水时，由分水器12来的高温软化水进入洗浴水换热器13，放热以后返回集水器14。自来水通过洗浴水调节阀16进入洗浴水换热器13吸收热量成为温度适中的洗浴水，存储在洗浴成品水箱17内，供澡堂洗澡使用。
33.当用于供暖时，由分水器12来的高温软化水进入供热换热器18，放热以后返回集水器14。来自供热末端的采暖回水进入供热换热器18吸收热量成为温度适中的采暖供水，送往供热末端用于供暖。
34.当用于制冷时，由分水器12来的高温软化水进入制冷机19，放热以后返回集水器14。来自制冷末端的制冷回水进入制冷机19释放热量成为温度适中的制冷供水，送往制冷末端用于空调制冷。
35.当制备洗浴热水、供暖、制冷停用或热量有富余时，由分水器12来的高温软化水进入冷却塔20，放热以后返回集水器14。冷却塔20向大气散热，以保证返回集水器14的低温软化水温度适中。冷却塔20的设置提高了超低浓度瓦斯减排利用系统稳定性。
36.最后，需要注意的是：以上列举的仅是本实用新型的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种超低浓度瓦斯减排利用系统，包括回热氧化装置、余热锅炉、烟囱、发电子系统、换热子系统、高温水利用子系统；其特征在于，回热氧化装置与余热锅炉连接，余热锅炉分别与烟囱、发电子系统、换热子系统连通，换热子系统与高温水利用子系统双向连通。2.根据权利要求1所述的超低浓度瓦斯减排利用系统，其特征在于，发电子系统包括汽轮机、联轴器、空压机和发电电动一体机，汽轮机的进口与余热锅炉的热蒸汽出口连通，汽轮机的出口通过联轴器与空压机相连，空压机还通过另一联轴器与发电电动一体机连接。3.根据权利要求2所述的超低浓度瓦斯减排利用系统，其特征在于，换热子系统包括减温减压器、凝汽器、冷凝水箱和补水泵，余热锅炉的热蒸汽出口与减温减压器连通，减温减压器与凝汽器的一进口连通，凝汽器的所述进口还与汽轮机相连；凝汽器的一出口与冷凝水箱连通，冷凝水箱与补水泵连通，补水泵与余热锅炉相连。4.根据权利要求1-3任一项所述的超低浓度瓦斯减排利用系统，其特征在于，高温水利用子系统包括分水器、用热设备和集水器，分水器与用热设备连通，用热设备与集水器相连，集水器与凝汽器连通。5.根据权利要求4所述的超低浓度瓦斯减排利用系统，其特征在于，用热设备包括洗浴水换热器、供热换热器、制冷机和冷却塔，分水器分别与洗浴水换热器、供热换热器、制冷机和冷却塔连通，洗浴水换热器、供热换热器、制冷机和冷却塔又均与集水器相连。6.根据权利要求5所述的超低浓度瓦斯减排利用系统，其特征在于，还包括洗浴水供水管和洗浴成品水箱，洗浴水换热器的一进口与洗浴水供水管连通，洗浴水换热器的一出口与洗浴成品水箱连通。

技术总结
本实用新型公开了一种超低浓度瓦斯减排利用系统，涉及高温烟气热量利用技术领域。超低浓度瓦斯减排利用系统，包括回热氧化装置、余热锅炉、烟囱、发电子系统、换热子系统、高温水利用子系统；回热氧化装置与余热锅炉连接，余热锅炉分别与烟囱、发电子系统、换热子系统连通，换热子系统与高温水利用子系统双向连通。本系统将发电、驱动、供热及制冷等煤矿瓦斯常用利用途径有机结合，并能合理匹配能量供需平衡，实现能量梯级利用以及一年四季均可利用，开辟了煤矿瓦斯利用新方法。开辟了煤矿瓦斯利用新方法。开辟了煤矿瓦斯利用新方法。


技术研发人员：王明强 张庆华 狄海涛 萧琦 薄树祥 王琪 石增柱 张巨川 姚志勇 马宏军 苑龙峰 翟伟 王江 刘侠 陈琳 刘鑫 戴霆 李龙龙 贾乐 王一帆 刘羽涛 韩曦明 王建学
受保护的技术使用者：开滦（集团）有限责任公司唐山矿业分公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/28