一種瓦斯氧化裝置及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瓦斯氧化裝置及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤是一種重要的一次能源，在其形成的過程中伴隨產(chǎn)生了煤層氣，其主要成分為甲烷。煤層氣開采方式不同，其中甲烷含量會(huì)有顯著不同，主要分為三類:1、可通過地面鉆井進(jìn)行開采的煤層氣，采出的煤礦瓦斯甲烷含量多大于80%的(約占煤礦總瓦斯量的1%)，其成份與天然氣接近。此類煤層氣應(yīng)用相對(duì)簡單成熟。2、通過井下的瓦斯抽放系統(tǒng)以及地面的輸氣系統(tǒng)排出的瓦斯，采出的甲烷濃度范圍在3%-80%之間(約占總煤層氣量的15%左右，其中大部分的濃度低于30%)。濃度為3%-30%的中低濃度瓦斯?jié)舛葏^(qū)間和瓦斯爆炸濃度區(qū)間有較大重疊，其利用較少。3、通過煤礦通風(fēng)系統(tǒng)排出的煤礦瓦斯，甲烷含量一般低于0.75%。為了保證生產(chǎn)安全，需在煤礦開采前通入大量空氣用來稀釋礦井內(nèi)的空氣，使其甲院濃度大幅降低，然后再排入大氣。這種被排放到大氣中的甲烷濃度低于1%的氣體，被稱為煤礦乏風(fēng)或煤礦通風(fēng)瓦斯。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國每年排放的煤層氣量大約為190億m3，為世界第一，是西氣東輸?shù)奶烊粴饬?20億m3的1.5倍以上，浪費(fèi)了大量的能源。另外，甲烷的溫室效應(yīng)是0)2的21倍，對(duì)臭氧的破壞能力是CO 2的7倍。如此巨大的排放量對(duì)環(huán)境危害極大。有效減排這部分污染并利用其中的能源，有十分重要的意義。
[0003]目前，對(duì)于甲烷濃度低于10%的礦井抽采瓦斯還沒有合適的處理利用方法，絕大部分都直接排放到大氣中。只有極少部分煤礦將這部分瓦斯摻入乏風(fēng)中，通過逆流氧化裝置(TFRR)進(jìn)行氧化銷毀。這種銷毀方式環(huán)境效益明顯，但是由于濃度低，風(fēng)量大，大量的熱量隨尾氣排走，能源利用效率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種運(yùn)行穩(wěn)定，熱利用率高的瓦斯氧化裝置及其操作方法。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種瓦斯氧化裝置，包括有一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)，所述一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)依次連接，所述一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置包括有瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?、手?dòng)閥門、電動(dòng)閥一和風(fēng)機(jī)一，電動(dòng)閥一根據(jù)濃度傳感器一傳過來的信號(hào)來自動(dòng)調(diào)節(jié)開度，達(dá)到穩(wěn)定濃度的作用，所述二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置包括有混氣罐、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫惋L(fēng)機(jī)二，傳感器二的信號(hào)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到穩(wěn)定濃度的作用。
[0006]進(jìn)一步的，所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?、手?dòng)閥門和風(fēng)機(jī)一依次連接，所述電動(dòng)閥一接于手動(dòng)閥門和風(fēng)機(jī)一之間的新風(fēng)或乏風(fēng)管道上。
[0007]進(jìn)一步的，所述進(jìn)入一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置的瓦斯的甲烷濃度為2%_30%、采用礦井乏風(fēng)或新風(fēng)稀釋抽采瓦斯，且在經(jīng)過一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)整為1.0%-6.0%。
[0008]進(jìn)一步的，所述混氣罐與風(fēng)機(jī)一、風(fēng)機(jī)二、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫B接。
[0009]進(jìn)一步的，在經(jīng)過二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)節(jié)為0.5%-3.0%。
[0010]進(jìn)一步的，所述逆流氧化裝置包括有蓄熱床熱電偶、蓄熱體、燃燒室、燃燒室熱電偶、燃燒器、熱煙氣出口、裝置外殼及保溫層和防爆泄壓閥。
[0011]進(jìn)一步的，所述燃燒室溫度為800-1100°C。
[0012]進(jìn)一步的，所述燃燒室溫度為900-1000°C。
[0013]進(jìn)一步的，所述高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)包括有煙氣管道、鍋爐、電動(dòng)閥二、鍋爐引風(fēng)機(jī)和燃燒室熱電偶。
[0014]本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題為提供一種瓦斯氧化裝置的操作方法，包括以下步驟:
1)首先啟動(dòng)燃燒器對(duì)燃燒室和蓄熱體進(jìn)行加熱，加熱過程中，開啟風(fēng)機(jī)二，風(fēng)量調(diào)節(jié)至正常運(yùn)行風(fēng)量的十分之一，再經(jīng)由設(shè)置在一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置或二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置與逆流氧化裝置之間的四通閥按一定的時(shí)間切換，使兩側(cè)蓄熱床上部的溫度被均勻的加熱到8000C -900 以上；
2)完成啟動(dòng)加熱后，開啟風(fēng)機(jī)一，通過濃度傳感器一監(jiān)測(cè)的瓦斯?jié)舛龋{(diào)整電動(dòng)閥一的閥門開度，使?jié)舛日{(diào)整為2%-30%進(jìn)入混氣罐與風(fēng)機(jī)二引入的循環(huán)風(fēng)混合成濃度0.5%-3.0%的瓦斯氣，瓦斯氣通過四通閥經(jīng)過左側(cè)蓄熱床蓄熱后進(jìn)入燃燒空間進(jìn)行氧化放熱，然后部分經(jīng)過右側(cè)蓄熱床放熱后，由風(fēng)機(jī)二打回混氣罐與新瓦斯氣混合，風(fēng)機(jī)二引風(fēng)量的多少根據(jù)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫男盘?hào)進(jìn)行調(diào)整，使?jié)舛缺３衷?.5%-3.0%左右，氧化后的部分熱煙氣出口進(jìn)入鍋爐，根據(jù)燃燒室熱電偶的監(jiān)測(cè)的溫度值調(diào)整電動(dòng)閥二的開度和鍋爐引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量，當(dāng)溫度較高時(shí)，開啟電動(dòng)閥二，使更多的熱量進(jìn)入鍋爐，當(dāng)溫度較低時(shí)，關(guān)小，保持氧化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，當(dāng)電動(dòng)閥二已經(jīng)開到最大，而燃燒室溫度超溫，可打開電動(dòng)閥三排出多余的熱量；
3)當(dāng)右側(cè)蓄熱床排出的煙氣溫度達(dá)到一定值后，切換四通閥，使瓦斯氣從右側(cè)進(jìn)，左側(cè)出，進(jìn)入下一循環(huán)。
[0015]氧化系統(tǒng)工作原理:瓦斯經(jīng)過二級(jí)濃度調(diào)節(jié)后進(jìn)入氧化裝置。在進(jìn)入前，通過燃燒器或電加熱器先將氧化反應(yīng)床加熱到至少800°C，然后停止加熱，讓低濃度瓦斯氣從下向上垂直地通過氧化反應(yīng)床，當(dāng)?shù)蜐舛韧咚箽馔ㄟ^第一個(gè)氧化反應(yīng)床進(jìn)入上方的燃燒室時(shí)，氣體中所含甲烷在瞬間被氧化，放出熱量，這些氧化熱加熱周圍環(huán)境中的氣體，被加熱的氣體進(jìn)入到第二個(gè)氧化反應(yīng)床時(shí)，使熱能被第二個(gè)氧化床吸收。根據(jù)低濃度瓦斯氣進(jìn)口溫度和排氣溫度之差，調(diào)整氣體在塔內(nèi)的流動(dòng)方向，使其交替逆流換向(左進(jìn)右出，右進(jìn)左出，交替變換)。當(dāng)氧化反應(yīng)所釋放的熱量超出維持氧化反應(yīng)所需的熱量，這些氧化熱便通過高溫?zé)煔獬隹谂懦霾糠指邷責(zé)煔膺M(jìn)入到高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通過一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置將抽采瓦斯和空氣或礦井乏風(fēng)混合，配置成較高濃度的瓦斯氣，再通過二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置將經(jīng)一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置的瓦斯氣與經(jīng)過氧化銷毀瓦斯系統(tǒng)的尾氣進(jìn)行混合，配置成適合裝置氧化銷毀的濃度，氧化銷毀瓦斯系統(tǒng)的尾氣溫度通常在100度左右，將其重新利用于稀釋新的瓦斯氣，使尾氣的熱能可以得到利用，提高了能源利用率。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種可高效回收熱能的啟動(dòng)狀態(tài)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一種可高效回收熱能的運(yùn)行狀態(tài)示意圖。
[0019]其中，1.瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕弧?.手動(dòng)閥門、3.電動(dòng)閥一、4.風(fēng)機(jī)一、5.混氣罐、6.瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?.風(fēng)機(jī)二、8.四通閥、9.蓄熱床熱電偶、10.蓄熱床、11.燃燒室、12.燃燒室熱電偶、13.燃燒器、14.熱煙氣出口、15.裝置外殼及保溫層、16.鍋爐、17.電動(dòng)閥二、18.鍋爐引風(fēng)機(jī)、19.電動(dòng)閥三、20.防爆泄壓閥。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例一:
參閱圖1-圖2所示，一種瓦斯氧化裝置，包括有一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)，所述一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)依次連接，一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置與二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置的交接處設(shè)有四通閥8，通過四通閥8的開關(guān)達(dá)到不同的連接效果，所述一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置包括有瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?1、手動(dòng)閥門2、電動(dòng)閥一 3和風(fēng)機(jī)一 4，一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置所抽采瓦斯的甲烷濃度為2%-30%、采用礦井乏風(fēng)稀釋抽采瓦斯，且在經(jīng)過一級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)整為1.0%-6.0%，所述二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置包括有混氣罐5、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?6和風(fēng)機(jī)二 7，且在經(jīng)過二級(jí)濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)節(jié)為0.5%-3.0%。
[0021]所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?1、手動(dòng)閥門2和風(fēng)機(jī)一 4依次連接，所述電動(dòng)閥一 3接于手動(dòng)閥門2和風(fēng)機(jī)一 4之間的新風(fēng)或乏風(fēng)管道上。
[0022]所述混氣罐5與風(fēng)機(jī)一 4、風(fēng)機(jī)二 7、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?6連接。
[0023]逆流氧化裝置包括有蓄熱床熱電偶9、蓄熱體10、燃燒室11、燃燒器13、熱煙氣出口 14、裝置外殼及保溫層15和防爆泄壓閥20，所述燃燒室11溫度為800-1100°C，熱煙氣出口 14安裝有催化燃燒催化劑(未圖示)，使沒有分解完全的甲烷得到分解。
[0024]所述高溫?zé)煔饫孟到y(tǒng)包括有煙氣管道(未圖示)、鍋爐16、電動(dòng)閥二 17、鍋爐引風(fēng)機(jī)18和燃燒室熱電偶12，鍋爐引風(fēng)機(jī)18根據(jù)燃燒室熱電偶12的溫度高低來控制抽出的高溫?zé)煔饬?，也可控制電?dòng)閥二 17的開度來調(diào)節(jié)高溫?zé)煔獬槿×?，?dāng)燃燒室熱電偶12溫度超過800°C時(shí)開始開啟鍋爐引風(fēng)機(jī)18取熱，燃燒溫度越高，風(fēng)機(jī)引風(fēng)量越大，使熱量更多的從燃燒室引出。
[0025]首先啟動(dòng)燃燒器13對(duì)燃燒室和蓄熱體進(jìn)行加熱，加熱過程中，開啟風(fēng)機(jī)二 7，風(fēng)量調(diào)節(jié)至正常運(yùn)行風(fēng)量的十分之一，四通閥8按一定的時(shí)