一種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括除塵器、除濕器、高低濃度瓦斯混合箱、燃?xì)廨啓C(jī)等部件組成。系統(tǒng)的整個(gè)過程是首先對(duì)風(fēng)井排出瓦斯進(jìn)行除雜、除濕后，再利用該濃度在0.5％～1％的低濃度瓦斯與礦井抽取的濃度在30％～95％除雜后的高濃度瓦斯混合成濃度為2％～3％的瓦斯作為燃料，將其送入壓氣機(jī)壓縮后，然后經(jīng)過催化燃燒室進(jìn)行催化燃燒，利用燃燒后的高溫高壓的燃?xì)庵苯釉谌細(xì)馔钙絻?nèi)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將高溫燃?xì)馔ㄟ^回?zé)崞骰厥找徊糠譄崃浚闷浼訜釅簹鈾C(jī)壓縮過的燃?xì)?，再送入催化燃燒室進(jìn)行燃燒，完成燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)循環(huán)。從而來實(shí)現(xiàn)風(fēng)排瓦斯的回收發(fā)電。
【專利說明】—種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)排瓦斯的回收利用，尤其涉及一種風(fēng)排瓦斯的回收發(fā)電。

【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯是礦井的有害氣體，具有燃燒、爆炸和突出危險(xiǎn)性，嚴(yán)重地威脅著煤礦的安全生產(chǎn)。瓦斯的危害除了會(huì)造成爆炸事故外，還有對(duì)環(huán)境造成污染。目前，全世界因煤礦開采每年排入大氣中的甲烷總量為3000萬噸，其中70% (中國(guó)則為90% )來自甲烷濃度低于1%的礦井回風(fēng)流中。我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:煤層氣利用其甲烷濃度不能低于30%，而輸入天然氣管道則要求濃度大于95%，一些化工廠生產(chǎn)要求其濃度也比較高。但是為了生產(chǎn)安全，即使達(dá)不到利用濃度，也要抽放。而在生產(chǎn)過程中，隨礦井通風(fēng)排放的瓦斯中甲烷含量就更低了，最大也不能超過I %。
[0003]我國(guó)煤礦開采中，每年通過乏風(fēng)排出的純甲烷在100?150億m3之間。一個(gè)高瓦斯礦區(qū)百萬噸產(chǎn)量的礦井，每分鐘乏風(fēng)量在5000?1000m3之間，每分鐘通過乏風(fēng)排出純甲烷就是25m3?50m3，每年排出的純甲烷就是1000?2000萬m3。將甲烷直接排放到大氣中，一方面造成了有限的不可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，僅每年從煤礦回風(fēng)流中釋放的瓦斯其低位發(fā)熱量相當(dāng)于3370萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量；另一方面，加劇了大氣污染，加劇了溫室效應(yīng)。甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的24倍之多。因此，合理回收利用回風(fēng)流中瓦斯具有節(jié)能和環(huán)保雙重意義。
[0004]低濃度瓦斯的利用越來越引起各國(guó)政府的重視。甲烷濃度低于2%的礦井瓦斯稱為超低濃度瓦斯，由于熱值極低，在利用時(shí)有很大的困難。本實(shí)用新型的目的是回收利用風(fēng)井中排出的濃度低于I %的超低濃度瓦斯。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種回收利用風(fēng)井中排出濃度低于1%的超低濃度瓦斯。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:該風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括濕式除塵風(fēng)機(jī)、除濕器、高低濃度瓦斯混合箱、燃?xì)廨啓C(jī)、齒輪組、發(fā)電機(jī)，所述除濕器由依次固定在圓柱形通道內(nèi)部的旋流器和脫水桶構(gòu)成；所述濕式除塵風(fēng)機(jī)一端與靠近旋流器的除濕器端連接，另一端與風(fēng)排瓦斯管道直接相連；所述高低濃度瓦斯混合箱一端即與除濕器的另一端連接，又與高濃度瓦斯管道連接，另一端與燃?xì)廨啓C(jī)的離心式壓縮機(jī)連接；所述燃?xì)廨啓C(jī)依次由離心式壓縮機(jī)、回?zé)崞?、催化加熱啟?dòng)裝置、催化燃燒室、徑流式透平連接構(gòu)成；所述齒輪組一端與徑流式透平連接，另一端與發(fā)電機(jī)連接。系統(tǒng)的整個(gè)過程:首先對(duì)風(fēng)井排出瓦斯進(jìn)行除雜、除濕等步驟后，再利用該濃度為0.5%?1%的瓦斯與礦井抽取濃度為30%?95%除雜后的高濃度瓦斯混合成濃度為2%?3%的瓦斯作為燃料，將其送入壓氣機(jī)壓縮后，然后經(jīng)過催化燃燒室進(jìn)行催化燃燒，利用燃燒后的高溫高壓的燃?xì)庵苯釉谌細(xì)馔钙絻?nèi)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將高溫燃?xì)馔ㄟ^回?zé)崞骰厥找徊糠譄崃浚闷浼訜釅簹鈾C(jī)壓縮過的燃?xì)?，再送入催化燃燒室進(jìn)行燃燒，完成燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)。從而來實(shí)現(xiàn)風(fēng)排瓦斯的回收利用。
[0007]該系統(tǒng)所采用的除塵裝置是濕式除塵風(fēng)機(jī)，它由礦用通風(fēng)機(jī)與濕式振弦捕塵器組成。含塵空氣被除塵風(fēng)機(jī)吸入后，經(jīng)過濕式振弦捕塵器將粉塵捕獲，就地除塵凈化，除塵凈化后的氣流從捕塵器出風(fēng)口排出，達(dá)到凈化風(fēng)流的目的。經(jīng)過凈化的低濃度瓦斯氣體再通過旋流器和脫水桶將瓦斯氣體中的水分脫離出來，起到除濕作用。
[0008]該系統(tǒng)所采用的增加瓦斯?jié)舛鹊难b置是高低濃度瓦斯混合箱，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。瓦斯混合箱的頂上部位放置一個(gè)與混合箱內(nèi)部相隔離的電機(jī)；內(nèi)部中間位置放置一個(gè)小功率的風(fēng)扇；前端分別接高、低濃度的瓦斯氣體管道，且管道上面都有控制流量的閥門；后端放置瓦斯探測(cè)器。該裝置的工作原理是利用控制閥控制高、低濃度瓦斯的流量來控制瓦斯混合后的濃度。當(dāng)兩股高、低濃度的瓦斯氣體進(jìn)入混合箱時(shí)，混合箱內(nèi)部的小功率風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩股氣體得到充分的混合，混合均勻后的氣體到達(dá)混合箱后部時(shí)，瓦斯探測(cè)器會(huì)及時(shí)地探測(cè)出瓦斯的濃度是否在3%?5%的范圍內(nèi)。如果顯示的濃度數(shù)據(jù)小于該范圍，那么系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將高濃度瓦斯管道的控制閥開大；相反，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將低濃度瓦斯管道的控制閥開大。從而可以確保瓦斯進(jìn)入催化燃燒室的濃度是在3%?5%的范圍內(nèi)。
[0009]該系統(tǒng)所采用的瓦斯利用裝置是燃?xì)廨啓C(jī)，其原理示意圖見圖2。燃用低濃度瓦斯的燃?xì)廨啓C(jī)主要包括過濾器、離心式壓氣機(jī)、回?zé)崞?、催化燃燒室、徑流式透平以及一套啟?dòng)燃燒系統(tǒng)，若要滿足發(fā)電需求還需要增加一套發(fā)電裝置。燃用低濃度瓦斯的燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行原理為:相對(duì)穩(wěn)定濃度的瓦斯氣體進(jìn)入壓氣機(jī)被壓縮到2?3個(gè)大氣壓，同時(shí)溫度升高。被壓縮的燃?xì)膺M(jìn)入到回?zé)崞髦?，利用上一循環(huán)透平排出的高溫?zé)煔馑a(chǎn)生的余熱進(jìn)行加熱，加熱后再進(jìn)入燃燒室，在內(nèi)置的蜂窩狀催化燃燒室內(nèi)發(fā)生催化反應(yīng)，溫度升高，生成高溫高壓的煙氣。高溫高壓的煙氣繼續(xù)進(jìn)入透平膨脹做功，來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。最后排出的煙氣經(jīng)過回?zé)崞?，利用它的余熱加熱被壓氣機(jī)壓縮的燃?xì)?。此時(shí)便完成了一個(gè)循環(huán)。
[0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型一種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)可以有效地利用煤礦乏風(fēng)，實(shí)現(xiàn)清潔排放，獲取減排和節(jié)能收益，改變煤礦通風(fēng)只支出沒有效益的局面，既達(dá)到了通風(fēng)的目的，又能獲取了經(jīng)濟(jì)效益。因此，該風(fēng)排瓦斯回收利用系統(tǒng)必將有力促進(jìn)煤礦通風(fēng)的積極性，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是瓦斯混合箱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是燃?xì)廨啓C(jī)原理示意圖；
[0013]圖3是風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
[0014]其中:1_風(fēng)排瓦斯管道、2-濕式除塵風(fēng)機(jī)、3-旋流器、4-脫水桶、5-排污斗、6-高濃度瓦斯管道、7-潔凈乏風(fēng)、8-高低濃度瓦斯混合箱、9-瓦斯探測(cè)器、10-穩(wěn)定濃度的瓦斯氣體、11-離心式壓縮機(jī)、12-回?zé)崞鳌?3-催化加熱啟動(dòng)裝置、14-催化燃燒室、15-徑流式透平、16-高溫?zé)煔狻?7-齒輪組、18-發(fā)電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]如圖3所示，本實(shí)用新型所述的一種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)包括濕式除塵風(fēng)機(jī)2、除濕器(旋流器3、脫水桶4)、瓦斯混合箱8、燃?xì)廨啓C(jī)等部件組成。其中燃?xì)廨啓C(jī)包括離心式壓縮機(jī)11、回?zé)崞?2、催化燃燒室14、徑流式透平15以及一套啟動(dòng)燃燒系統(tǒng)13，對(duì)于滿足發(fā)電需求還需要增加一套發(fā)電裝置18。系統(tǒng)的整個(gè)過程是首先對(duì)風(fēng)井排出的瓦斯氣體通過風(fēng)排瓦斯管道I依次送入濕式除塵風(fēng)機(jī)2進(jìn)行除塵、除濕器(旋流器3、脫水桶4)進(jìn)行除濕，再利用除雜、除濕后的潔凈乏風(fēng)7與礦井抽取的濃度在30%?95%除雜后的高濃度瓦斯在高低濃度瓦斯混合箱8內(nèi)混合成濃度2%?3%的瓦斯作為燃料，再將其送入離心式壓縮機(jī)11壓縮到2?3個(gè)大氣壓，同時(shí)溫度升高。被壓縮的燃?xì)膺M(jìn)入到回?zé)崞?2中，被通過上一循環(huán)透平15排出的高溫?zé)煔?6所產(chǎn)生的余熱加熱后進(jìn)入催化燃燒室14，經(jīng)過內(nèi)置的蜂窩狀催化燃燒室14發(fā)生催化反應(yīng)，溫度升高，生成高溫高壓的煙氣。高溫高壓的煙氣繼續(xù)進(jìn)入透平15膨脹做功，來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)18發(fā)電。最后排出的煙氣經(jīng)過回?zé)崞?2，利用它的余熱加熱被壓氣機(jī)11壓縮的燃?xì)?。此時(shí)便完成了一個(gè)循環(huán)。從而來實(shí)現(xiàn)風(fēng)排瓦斯的回收發(fā)電。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括濕式除塵風(fēng)機(jī)(2)、除濕器、高低濃度瓦斯混合箱(8)、燃?xì)廨啓C(jī)、齒輪組(17)、發(fā)電機(jī)(18)，其特征在于:所述除濕器由依次固定在圓柱形通道內(nèi)部的旋流器(3)和脫水桶(4)構(gòu)成；所述濕式除塵風(fēng)機(jī)(2) —端與靠近旋流器(3)的除濕器端連接，另一端與風(fēng)排瓦斯(I)管道直接相連；所述高低濃度瓦斯混合箱(8) —端即與除濕器的另一端連接，又與高濃度瓦斯(6)管道連接，另一端與燃?xì)廨啓C(jī)的離心式壓縮機(jī)(11)連接；所述燃?xì)廨啓C(jī)依次由離心式壓縮機(jī)(11)、回?zé)崞?12)、催化加熱啟動(dòng)裝置(13)、催化燃燒室(14)、徑流式透平(15)連接構(gòu)成；所述齒輪組(17) —端與徑流式透平(15)連接，另一端與發(fā)電機(jī)(18)連接。
2.如權(quán)利要求1所述風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:穩(wěn)定濃度的瓦斯氣體(10)進(jìn)入離心式壓縮機(jī)(11)被壓縮到2?3個(gè)范圍內(nèi)的大氣壓。
3.如權(quán)利要求1所述風(fēng)排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的高低濃度瓦斯混合箱(8)外部的頂上部位放置一個(gè)與混合箱內(nèi)部相隔離電機(jī)，內(nèi)部中間位置放置一個(gè)小功率的風(fēng)扇，后端放置瓦斯探測(cè)器(9)。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK203925750SQ201420253686
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】高盼軍, 祝志強(qiáng), 白典讓, 崔騰 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)