CN101839472A - 一种通风瓦斯氧化装置热能回收方法 - Google Patents

一种通风瓦斯氧化装置热能回收方法 Download PDF

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Abstract

一种通风瓦斯氧化装置热能回收方法，属于煤矿瓦斯治理、减排技术领域。包括：抽气空腔、低温段陶瓷蓄热材料(8)、高温段陶瓷蓄热材料(10)、高温三通阀(12)、余热锅炉(13)。抽气空腔通过高温三通阀(12)与余热锅炉(13)连接；占总流量100％～40％的部分高温烟气通过低温段陶瓷蓄热材料(8)、排烟管道(4)排入大气，烟气热量用于预热通风瓦斯；温度450℃～750℃、占总流量0％～60％的剩余部分烟气通过高温三通阀(12)进入余热锅炉(13)回收热量，之后通过锅炉排烟引风机(15)排入大气。本发明的热能回收方法具有通风瓦斯甲烷浓度适应性强、换热效率高、自维持浓度低、维修方便等优点。

Description

一种通风瓦斯氧化装置热能回收方法
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯治理、减排技术领域，特别是涉及一种煤矿通风瓦斯蓄热式氧化装置的热能回收方法，在不影响通风瓦斯氧化装置运行的前提下回收热能，可产生过热蒸汽、饱和蒸汽或热水。
背景技术
以前的通风瓦斯蓄热式氧化装置不配备热能回收设备，甲烷氧化以后产生的热量随烟气排入大气，造成大量能源的浪费。当前部分通风瓦斯蓄热式氧化装置开始配备热能回收设备，其具体做法是将用于回收热量的换热器受热面布置在陶瓷蓄热材料内部。这种换热器预埋在陶瓷蓄热材料内部的结构虽然可以回收部分甲烷氧化以后产生的热量，但是存在诸多缺点：一、受热面布置位置受到通风瓦斯中甲烷浓度影响，氧化装置对甲烷浓度的适应性差；二、受热面在通风瓦斯进入陶瓷蓄热床时换热效率低下；三、受热面在通风瓦斯进入陶瓷蓄热床时吸收热量，导致氧化装置自维持浓度提高，氧化装置经济性差；四、氧化装置结构复杂，受热面维修、维护困难。当前的通风瓦斯氧化装置热能回收方法亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种通风瓦斯氧化装置的高效热能回收方法，不仅能保持通风瓦斯氧化装置热量回收率超过95％、甲烷分解效率高于95％和氧化装置连续、稳定运行，还解决了现有通风瓦斯氧化装置存在的受热面布置对甲烷浓度的适应性差、受热面换热效率低、氧化装置自维持浓度高经济性差、结构复杂受热面维修困难等问题。
本发明包括：进风管道(1)、三通换向阀A(2)、三通换向阀B(3)、排烟管道(4)、排烟调节阀(5)、排烟引风机(6)、抽气空腔A(7)、低温段陶瓷蓄热材料(8)、氧化装置氧化室(9)、高温段陶瓷蓄热材料(10)、抽气空腔B(11)、高温三通阀(12)、余热锅炉(13)、锅炉排烟调节阀(14)、锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)。其创新点在于：一、设置低温段陶瓷蓄热材料(8)、高温段陶瓷蓄热材料(10)、抽气空腔；抽气空腔A(7)、抽气空腔B(11)通过高温三通阀(12)与余热锅炉(13)连接；占进风管道(1)内通风瓦斯流量100％～40％的部分高温烟气通过低温段陶瓷蓄热材料(8)、排烟管道(4)、排烟引风机(6)、烟囱(16)排入大气，烟气热量用于预热通风瓦斯；温度450℃～750℃、占进风管道(1)内通风瓦斯流量0％～60％的剩余部分烟气通过高温三通阀(12)进入余热锅炉(13)回收热量，之后通过锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)排入大气。二、在抽气空腔A(7)、抽气空腔B(11)与余热锅炉(13)之间设置高温三通阀(12)；高温三通阀(12)用于控制只从处于排气状态的抽气空腔A(7)或抽气空腔B(11)向余热锅炉(13)抽取高温烟气。三、在余热锅炉烟气出口设置锅炉排烟调节阀(14)和锅炉排烟引风机(15)，通过调节锅炉排烟调节阀(14)或通过变频调节锅炉排烟引风机(15)调节余热锅炉(13)的烟气流量。
本发明的优点在于：一、氧化装置构造不受通风瓦斯中甲烷浓度影响，氧化装置对甲烷浓度的适应性强，能够自动调节运行状态；二、受热面只吸收通过余热锅炉的高温烟气热量，换热效率高；三、余热锅炉在通风瓦斯甲烷浓度低时不吸收热量，氧化装置自维持浓度低，氧化装置经济性好；四、氧化装置结构简单，余热锅炉技术成熟，装置维修、维护方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的系统原理图。其中，进风管道(1)、三通换向阀A(2)、三通换向阀B(3)、排烟管道(4)、排烟调节阀(5)、排烟引风机(6)、抽气空腔A(7)、低温段陶瓷蓄热材料(8)、氧化装置氧化室(9)、高温段陶瓷蓄热材料(10)、抽气空腔B(11)、高温三通阀(12)、余热锅炉(13)、锅炉排烟调节阀(14)、锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)。
具体实施方式
图1为本发明的一种实施方式，通风瓦斯通过进风管道(1)、三通换向阀A(2)进入低温段陶瓷蓄热材料(8)初步预热，通过抽气空腔A(7)进入高温段陶瓷蓄热材料(10)再次预热，再进入氧化装置氧化室(9)氧化分解。通风瓦斯甲烷氧化以后的高温烟气先进入高温段陶瓷蓄热材料(10)初步冷却，温度降至450℃～750℃进入抽气空腔B(11)。抽气空腔B(11)中的部分烟气进入低温段陶瓷蓄热材料(8)再次冷却，再通过三通换向阀B(3)、排烟管道(4)、排烟引风机(6)、烟囱(16)排入大气；此部分烟气流量与通风瓦斯中甲烷浓度有关，占进风管道(1)内通风瓦斯流量的100％～40％；此部分烟气流量通过排烟调节阀(5)调节或通过排烟引风机(6)变频调节。抽气空腔B(11)中的剩余部分烟气通过高温三通阀(12)进入余热锅炉(13)冷却，热量得到回收之后通过锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)排入大气；此部分烟气温度、流量与通风瓦斯中甲烷浓度有关，温度450℃～750℃，流量占进风管道(1)内通风瓦斯流量的0％～60％；此部分烟气流量通过锅炉排烟调节阀(14)调节或通过锅炉排烟引风机(15)变频调节；高温三通阀(12)与抽气空腔A(7)连通的阀瓣关闭，与抽气空腔B(11)连通的阀瓣开启，控制余热锅炉(13)从处于排气状态的抽气空腔B(11)抽取高温烟气。经过一个工作周期后，进排气流方向切换；通风瓦斯通过进风管道(1)、三通换向阀B(3)进入低温段陶瓷蓄热材料(8)初步预热，通过抽气空腔B(11)进入高温段陶瓷蓄热材料(10)再次预热，再进入氧化装置氧化室(9)氧化分解。通风瓦斯甲烷氧化以后的高温烟气先进入高温段陶瓷蓄热材料(10)初步冷却后进入抽气空腔A(7)。抽气空腔A(7)中的部分烟气进入低温段陶瓷蓄热材料(8)再次冷却，再通过三通换向阀A(2)、排烟管道(4)、排烟引风机(6)、烟囱(16)排入大气。抽气空腔A(7)中的剩余部分烟气通过高温三通阀(12)进入余热锅炉(13)冷却，热量得到回收之后通过锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)排入大气；高温三通阀(12)与抽气空腔B(11)连通的阀瓣关闭，与抽气空腔A(7)连通的阀瓣开启，控制余热锅炉(13)从处于排气状态的抽气空腔A(7)抽取高温烟气。再经过一个工作周期后，再次换向，如此周期性循环运行。工作过程中，通过余热锅炉的烟气流向不切换。

Claims (3)

1.一种通风瓦斯氧化装置的热能回收方法，包括：进风管道(1)、三通换向阀A(2)、三通换向阀B(3)、排烟管道(4)、排烟调节阀(5)、排烟引风机(6)、氧化装置氧化室(9)、高温三通阀(12)、余热锅炉(13)、锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)；其特征在于：设置低温段陶瓷蓄热材料(8)、高温段陶瓷蓄热材料(10)、抽气空腔；抽气空腔A(7)、抽气空腔B(11)通过高温三通阀(12)与余热锅炉(13)连接；占进风管道(1)内通风瓦斯流量100％～40％的部分高温烟气通过低温段陶瓷蓄热材料(8)、排烟管道(4)、排烟引风机(6)、烟囱(16)排入大气，烟气热量用于预热通风瓦斯；温度450℃～750℃、占进风管道(1)内通风瓦斯流量0％～60％的剩余部分烟气通过高温三通阀(12)进入余热锅炉(13)回收热量，之后通过锅炉排烟引风机(15)、烟囱(16)排入大气。
2.根据权利要求1所述的通风瓦斯氧化装置的热能回收方法，其特征在于：在抽气空腔A(7)、抽气空腔B(11)与余热锅炉(13)之间设置高温三通阀(12)；高温三通阀(12)用于控制只从处于排气状态的抽气空腔A(7)或抽气空腔B(11)向余热锅炉(13)抽取高温烟气。
3.根据权利要求1所述的通风瓦斯氧化装置的热能回收方法，其特征在于：在余热锅炉烟气出口设置锅炉排烟调节阀(14)和锅炉排烟引风机(15)，通过调节锅炉排烟调节阀(14)或通过变频调节锅炉排烟引风机(15)调节余热锅炉(13)的烟气流量。
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Granted publication date: 20110810

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