一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)包括混燃爐、通過(guò)燃燒抽采瓦斯給混燃爐輸送煙氣的堆積球燃燒器、燃料供給系統(tǒng)、供水吸收混燃爐產(chǎn)生的熱量并將水轉(zhuǎn)化為具有一定壓力和溫度的飽和蒸汽的汽水系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)；所述燃料供給系統(tǒng)包括給混燃爐提供風(fēng)排瓦斯的風(fēng)排瓦斯管路一、給所述堆積球燃燒器提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路以及給混燃爐提供煤粉的落煤口。本發(fā)明的低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)先將堆積球燃燒器燃燒的煙氣與風(fēng)排瓦斯管路一提供的風(fēng)排瓦斯在風(fēng)室混合，在低濃度瓦斯燃燒區(qū)通入風(fēng)排瓦斯管路二來(lái)強(qiáng)化燃燒，可保證低濃度瓦斯充分燃燒，將低濃度瓦斯燃燒的熱量轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽來(lái)發(fā)電，減少了碳排放，環(huán)保且可靠穩(wěn)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及低濃度瓦斯燃燒領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，特別是涉及一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯本身是一種優(yōu)質(zhì)能源，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，發(fā)熱量在35000kJ/m3左右，但是由于認(rèn)識(shí)和技術(shù)的問(wèn)題，我國(guó)每年有大量的瓦斯涌出而無(wú)法去利用，特別是大量低濃度瓦斯只能稀釋后作為廢氣排到大氣中，既浪費(fèi)能源，又不利于環(huán)保。因此，將煤礦瓦斯進(jìn)行綜合利用和治理，變廢為寶，為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活服務(wù)，對(duì)人類(lèi)具有重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。對(duì)于高濃度的瓦斯，由于燃燒理論和技術(shù)比較成熟，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活。然而對(duì)于煤礦風(fēng)排瓦斯和低濃度抽采瓦斯，尤其是體積分?jǐn)?shù)在5.3%?15%之間，利用傳統(tǒng)的常規(guī)方式直接燃燒極易引起爆炸，雖然目前已成功實(shí)現(xiàn)低濃度瓦斯發(fā)電，但由于系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，無(wú)法應(yīng)用推廣。低濃度瓦斯在常規(guī)的燃燒設(shè)備上很難做到安全、可靠、穩(wěn)定、高效利用。為了低濃度瓦斯的利用提供新的解決途徑，該系統(tǒng)以煤礦風(fēng)排瓦斯、低濃度抽采瓦斯(濃度低于8%)以及煤(或劣質(zhì)煤)為燃料，利用三者混合作用下的耦合燃燒機(jī)理，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦風(fēng)排及抽采低濃度瓦斯安全、高效、清潔的燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種安全、可靠且穩(wěn)定的低濃度瓦斯和煤的混燃系統(tǒng)。
[0004]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)包括混燃爐、通過(guò)燃燒抽采瓦斯給混燃爐輸送煙氣的堆積球燃燒器、燃料供給系統(tǒng)、供水吸收混燃爐產(chǎn)生的熱量并將水轉(zhuǎn)化為具有一定壓力和溫度的飽和蒸汽的汽水系統(tǒng)以及控制系統(tǒng);所述燃料供給系統(tǒng)包括給混燃爐提供風(fēng)排瓦斯的風(fēng)排瓦斯管路一、給所述堆積球燃燒器提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路以及給混燃爐提供煤粉的落煤口。
[0005]進(jìn)一步地，所述混燃爐包括通過(guò)管道依次串聯(lián)在一起的爐膛、過(guò)熱器以及除塵器；所述爐膛的外壁由水冷壁構(gòu)成，所述水冷壁上連有蒸汽輸出管道，所述蒸汽輸出管道的中段經(jīng)過(guò)所述過(guò)熱器。
[0006]進(jìn)一步地，所述爐膛由四部分組成，從下到上分別為風(fēng)室、煤燃燒區(qū)、低濃度瓦斯燃燒區(qū)和混合區(qū)，所述堆積球燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣輸出到所述風(fēng)室中，且所述風(fēng)室上設(shè)置有排渣口。
[0007]進(jìn)一步地，所述風(fēng)排瓦斯管路一連接所述混燃爐的風(fēng)室，所述落煤口連接所述混燃爐的煤燃燒區(qū)。
[0008]進(jìn)一步地，所述燃料供給系統(tǒng)還包括連接所述低濃度瓦斯燃燒區(qū)的風(fēng)排瓦斯管路
--O
[0009]進(jìn)一步地，所述風(fēng)排瓦斯管路一包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)一、流量計(jì)一、聲光報(bào)警器一、瓦斯?jié)舛扔?jì)一、壓力表一以及旋擰閥一;所述風(fēng)排瓦斯管路二包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)二、流量計(jì)二、聲光報(bào)警器二、瓦斯?jié)舛扔?jì)二、壓力表二以及旋擰閥二；所述抽采瓦斯管路包括通過(guò)管道連接在一起的引風(fēng)機(jī)三、瓦斯?jié)舛扔?jì)三、電磁閥以及阻火器。
[0010]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括對(duì)風(fēng)排瓦斯以及抽采瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)的低濃度瓦斯氣體監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)、對(duì)混燃爐中的燃燒溫度以及其出口處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)以及系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)。
[0011]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)包括減壓閥及壓力表。
[0012]進(jìn)一步地，所述堆積球燃燒器為多孔介質(zhì)的燃燒器。
[0013]進(jìn)一步地，所述水汽系統(tǒng)包括給水栗，所述給水栗通過(guò)管道連接所述水冷壁。
[0014]有益效果:本發(fā)明的低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)先將堆積球燃燒器燃燒的煙氣與風(fēng)排瓦斯管路一提供的風(fēng)排瓦斯在風(fēng)室混合，在低濃度瓦斯燃燒區(qū)通入風(fēng)排瓦斯管路二來(lái)強(qiáng)化燃燒，可保證低濃度瓦斯充分燃燒，將低濃度瓦斯燃燒的熱量轉(zhuǎn)化為過(guò)熱蒸汽來(lái)發(fā)電，有效利用了低濃度瓦斯，減少了碳排放，環(huán)保且可靠穩(wěn)定。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1是本發(fā)明的低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)。
[0016]附圖1中各標(biāo)號(hào)所指代的部件名稱(chēng)如下:100、混燃爐；101、爐膛；102、水冷壁；103、過(guò)熱器；104、除塵器；105、風(fēng)室；106、煤燃燒區(qū)；107、低濃度瓦斯燃燒區(qū)；108、混合區(qū)；109、排渣口； 110、蒸汽輸出管道;200、堆積球燃燒器;300、燃料供給系統(tǒng);301、風(fēng)排瓦斯管路一；302、風(fēng)排瓦斯管路二 ； 303、抽采瓦斯管路;304、引風(fēng)機(jī)一 ；305、流量計(jì)一 ；306、聲光報(bào)警器一;307、瓦斯?jié)舛扔?jì)一；308、壓力表一;309、旋擰閥一；310、引風(fēng)機(jī)二;311、流量計(jì)二； 312、聲光報(bào)警器二;313、瓦斯?jié)舛扔?jì)二;314、壓力表二;315、旋擰閥二;316、引風(fēng)機(jī)三;317、瓦斯?jié)舛扔?jì)三;318、電磁閥；319、阻火器;320、落煤口； 400、汽水系統(tǒng);401、給水栗；500、控制系統(tǒng);501、低濃度瓦斯氣體監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng);502、燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng);503、系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]如附圖1所示的低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，包括混燃爐100、通過(guò)燃燒抽采瓦斯給混燃爐100輸送煙氣的堆積球燃燒器200、燃料供給系統(tǒng)300、供水吸收混燃爐100產(chǎn)生的熱量并將水轉(zhuǎn)化為具有一定壓力和溫度的飽和蒸汽的汽水系統(tǒng)400以及控制系統(tǒng)500。
[0019]所述堆積球燃燒器200是一種多孔介質(zhì)的燃燒器，是利用小空間來(lái)燃燒抽采瓦斯，堆積球燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣通過(guò)管道送入混燃爐100中。
[0020]所述混燃爐100從前到后包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的爐膛101、過(guò)熱器103以及除塵器104;所述爐膛101的外壁由水冷壁102構(gòu)成，所述水冷壁102上連有蒸汽輸出管道110，所述蒸汽輸出管道110的中段經(jīng)過(guò)所述過(guò)熱器103。所述爐膛101由四部分組成，從下到上分別為風(fēng)室105、煤燃燒區(qū)106、低濃度瓦斯燃燒區(qū)107和混合區(qū)108，所述堆積球燃燒器200燃燒產(chǎn)生的煙氣輸出到所述風(fēng)室105中，且所述風(fēng)室105上設(shè)置有排渣口 109。水冷壁102內(nèi)的水通過(guò)吸收爐膛101的熱量，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢▔毫蜏囟鹊娘柡驼羝柡驼羝?jīng)過(guò)過(guò)熱器103加熱成為過(guò)熱蒸汽用來(lái)發(fā)電，尾部煙氣經(jīng)管道過(guò)除塵器104排入空氣中，爐渣通過(guò)混燃爐100下部的排渣口 109排出。
[0021]所述燃料供給系統(tǒng)300包括給混燃爐100提供風(fēng)排瓦斯的風(fēng)排瓦斯管路一301與風(fēng)排瓦斯管路二 302、給所述堆積球燃燒器200提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路303以及給混燃爐100提供煤粉的落煤口 320;所述風(fēng)排瓦斯管路一 301連接所述混燃爐100的風(fēng)室105，所述落煤口 320連接所述混燃爐100的煤燃燒區(qū)106。所述風(fēng)排瓦斯管路二 302連接所述低濃度瓦斯燃燒區(qū)107。
[0022]所述風(fēng)排瓦斯管路一301包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)一 304、流量計(jì)一 305、聲光報(bào)警器一 306、瓦斯?jié)舛萯d307、壓力表一 308以及旋抒閥一 309;所述風(fēng)排瓦斯管路二302包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)二 310、流量計(jì)二 311、聲光報(bào)警器二 312、瓦斯?jié)舛扔?jì)二 313、壓力表二 314以及旋擰閥二 315;所述抽采瓦斯管路303包括通過(guò)管道連接在一起的弓I風(fēng)機(jī)三316、瓦斯?jié)舛扔?jì)三317、電磁閥318以及阻火器319。
[0023]所述汽水系統(tǒng)400，是將給水通過(guò)給水栗401送入水冷壁102來(lái)吸收燃料燃燒所釋放的熱量，并將給水加熱為一定壓力和溫度的飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱器103加熱成為過(guò)熱蒸汽用來(lái)發(fā)電。
[0024]所述控制系統(tǒng)500包括對(duì)風(fēng)排瓦斯以及抽采瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)的低濃度瓦斯氣體監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)501、對(duì)混燃爐100中的燃燒溫度以及其出口處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)502以及系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)503。低濃度瓦斯氣體監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)501是對(duì)低濃度瓦斯?jié)舛炔捎脗鞲衅鬟M(jìn)行監(jiān)測(cè)，采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂茊卧?，并利用相?yīng)的軟件程序進(jìn)行判斷，根據(jù)濃度變化自動(dòng)調(diào)整混燃設(shè)備給煤量及抽采瓦斯流量，形成一個(gè)閉環(huán)自診斷與自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)502是對(duì)燃燒器燃燒溫度以及出口處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)設(shè)定的溫度要求以及相關(guān)指標(biāo)，設(shè)計(jì)聲光報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)了解實(shí)際的燃燒狀態(tài)。系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)503是在重要管路上安裝減壓閥以及采用數(shù)顯和壓力傳感器二合一的壓力表，可以直觀讀取相應(yīng)的壓力值，也可以將壓力值采集到控制單元，便于測(cè)量和控制相關(guān)管路的壓力。
[0025]堆積球燃燒器200作為抽采瓦斯燃燒的載體，由燃料供給系統(tǒng)300提供的燃燒所需要的抽采瓦斯及空氣，由控制系統(tǒng)500中溫度與壓力傳感器來(lái)采集溫度與壓力，便于控制調(diào)節(jié)過(guò)程中的溫度與壓力，以達(dá)到要求的出口煙氣溫度。
[0026]堆積球燃燒器200出口的煙氣與風(fēng)排瓦斯管路一301在風(fēng)室105混合后進(jìn)入爐膛101，為了能夠更大程度地利用風(fēng)排瓦斯，在煤燃燒區(qū)106上方的低濃度瓦斯燃燒區(qū)107通入風(fēng)排瓦斯管路二 302，用來(lái)強(qiáng)化燃燒，混燃爐100燃燒所釋放的熱量將給水加熱為具有一定壓力和溫度的飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)過(guò)過(guò)熱器103加熱成為過(guò)熱蒸汽用來(lái)發(fā)電，排煙最后經(jīng)過(guò)除塵器104排入空氣中，爐渣通過(guò)混燃爐100下部的排渣口 109排出。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:包括混燃爐(100)、通過(guò)燃燒抽采瓦斯給混燃爐(100)輸送煙氣的堆積球燃燒器(200)、燃料供給系統(tǒng)(300)、供水吸收混燃爐(100)產(chǎn)生的熱量并將水轉(zhuǎn)化為具有一定壓力和溫度的飽和蒸汽的汽水系統(tǒng)(400)以及控制系統(tǒng)(500);所述燃料供給系統(tǒng)(300)包括給混燃爐(100)提供風(fēng)排瓦斯的風(fēng)排瓦斯管路一(301)、給所述堆積球燃燒器(200)提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路(303)以及給混燃爐(100)提供煤粉的落煤口(320)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述混燃爐(100)包括通過(guò)管道依次串聯(lián)在一起的爐膛(101)、過(guò)熱器(103)以及除塵器(104);所述爐膛(101)的外壁由水冷壁(102)構(gòu)成，所述水冷壁(102)上連有蒸汽輸出管道(110)，所述蒸汽輸出管道(110)的中段經(jīng)過(guò)所述過(guò)熱器(103)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述爐膛(101)由四部分組成，從下到上分別為風(fēng)室(105)、煤燃燒區(qū)(106)、低濃度瓦斯燃燒區(qū)(107)和混合區(qū)(108)，所述堆積球燃燒器(200)燃燒產(chǎn)生的煙氣輸出到所述風(fēng)室(105)中，且所述風(fēng)室(105)上設(shè)置有排渣口(109)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)排瓦斯管路一(301)連接所述混燃爐(100)的風(fēng)室(105)，所述落煤口(320)連接所述混燃爐(100)的煤燃燒區(qū)(106)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述燃料供給系統(tǒng)(300)還包括連接所述低濃度瓦斯燃燒區(qū)(107)的風(fēng)排瓦斯管路二 (302)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述風(fēng)排瓦斯管路一(301)包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)一(304)、流量計(jì)一(305)、聲光報(bào)警器一(306)、瓦斯?jié)舛扔?jì)一(307)、壓力表一(308)以及旋擰閥一(309);所述風(fēng)排瓦斯管路二(302)包括通過(guò)管道串聯(lián)在一起的引風(fēng)機(jī)二 (310)、流量計(jì)二 (311)、聲光報(bào)警器二 (312)、瓦斯?jié)舛扔?jì)二 (313)、壓力表二(314)以及旋擰閥二(315);所述抽采瓦斯管路(303)包括通過(guò)管道連接在一起的引風(fēng)機(jī)三(316)、瓦斯?jié)舛扔?jì)三(317)、電磁閥(318)以及阻火器(319)。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(500)包括對(duì)風(fēng)排瓦斯以及抽采瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)的低濃度瓦斯氣體監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)(501)、對(duì)混燃爐(100)中的燃燒溫度以及其出口處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的燃燒狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)(502)以及系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)(503)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)壓力測(cè)量與控制系統(tǒng)(503)包括減壓閥及壓力表。9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述堆積球燃燒器(200)為多孔介質(zhì)的燃燒器。10.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項(xiàng)所述的一種低濃度瓦斯與煤混燃系統(tǒng)，其特征在于:所述水汽系統(tǒng)(400)包括給水栗(401)，所述給水栗(401)通過(guò)管道連接所述水冷壁(102)。
【文檔編號(hào)】F23D17/00GK105972600SQ201610343671
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】袁隆基, 趙磊, 趙培濤, 張保生
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)