CN109973141A - 超低浓瓦斯双氧化制热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于超低浓瓦斯处理利用技术领域，特别涉及一种超低浓瓦斯双氧化制热系统。解决了瓦斯掺混的可靠性问题以及瓦斯管道冬季结冰问题，包括与抽排瓦斯管道连接的混合器，混合器通过空气预热器与鼓风机连通，混合器与超低浓瓦斯双氧化装置连接，超低浓瓦斯双氧化装置入口处设置入口切换阀，超低浓瓦斯双氧化装置出口处设置有出口切换阀，超低浓瓦斯双氧化装置出口通过主引风机与烟囱I连接，超低浓瓦斯双氧化装置还通过管路与余热锅炉连接，余热锅炉分别与锅炉引风机和空气预热器连接，锅炉引风机与烟囱II连接，余热锅炉与空气预热器之间设置防冻烟气阀门，余热锅炉与锅炉引风机之间设置排烟调节阀，空气预热器与锅炉引风机连接。
Description
技术领域
本发明属于超低浓瓦斯处理利用技术领域，特别涉及一种超低浓瓦斯双氧化制热系统。
背景技术
超低浓瓦斯特指甲烷浓度在0.3%～3%的煤矿瓦斯。此浓度范围的瓦斯远低于爆炸极限浓度，在自然条件下无法燃烧。超低浓瓦斯双氧化系统采用蓄热、催化等技术，将浓度0.3%～3%的煤矿瓦斯氧化分解为二氧化碳和水，并回收热量、保证运行安全的成套装置系统。
现有技术的掺混装置掺混空间要求较大、掺混距离较长、混合均匀性较差。本发明的超低浓瓦斯双氧化系统采用多级混合器，低浓瓦斯在混合器内与空气迅速混合，形成瓦斯浓度3%以下的超低浓瓦斯，能保证氧化系统的安全运行，氧化系统安全性得到极大提升。
现有技术没有前端管道加热措施，存在冬季管道结冰导致阀门失灵、管道堵塞的安全隐患，极易引发安全事故。如果采用电伴热、蒸汽伴热等方法，需要额外的伴热设备投资、消耗伴热能源。本发明的超低浓瓦斯氧化系统利用排空烟气的热量解决瓦斯管道冬季结冰问题，不用额外热源、几乎不增加运行成本，同时能够提高热量利用效率。
发明内容
本发明为了解决瓦斯掺混的可靠性问题以及瓦斯管道冬季结冰问题，提供一种超低浓瓦斯双氧化制热系统。
本发明采取以下技术方案：一种超低浓瓦斯双氧化制热系统，包括与抽排瓦斯管道连接的混合器，混合器通过空气预热器与鼓风机连通，混合器与超低浓瓦斯双氧化装置连接，超低浓瓦斯双氧化装置入口处设置入口切换阀，超低浓瓦斯双氧化装置出口处设置有出口切换阀，超低浓瓦斯双氧化装置出口通过主引风机与烟囱I连接，超低浓瓦斯双氧化装置还通过管路与余热锅炉连接，余热锅炉分别与锅炉引风机和空气预热器连接，锅炉引风机与烟囱II连接，余热锅炉与空气预热器之间设置防冻烟气阀门，余热锅炉与锅炉引风机之间设置排烟调节阀，空气预热器与锅炉引风机连接。
进一步的，混合器内设置有2组以上的掺混管，每组掺混管包括内掺混管、中掺混管和外掺混管，内掺混管、中掺混管和外掺混管分别与抽排瓦斯管道之间设置掺混管调节阀，掺混管上有若干喷孔，掺混管并排设置在混合器的管道内。
进一步的，掺混管上的喷孔的直径Φ为3mm~5mm；喷孔朝向管道中心并向抽排瓦斯来流方向偏转，喷孔朝向与抽排瓦斯管道直径方向的夹角α为20º~30º。
进一步的，混合器的管道的管径为D，每个掺混管前后相距A，上下相距B，满足A=0.4D~0.6D，B=0.3D~0.35D；相邻两组掺混管之间的间距为C，满足C=1.2D~1.5D。
进一步的，抽排瓦斯喷出速度40m/s~50m/s。
进一步的，混合器与烟囱I连接，混合器与烟囱I之间设置有紧急放散阀。
进一步的，超低浓瓦斯双氧化装置包括左右两侧蓄热室，蓄热室内设置有低温蓄热陶瓷，低温蓄热陶瓷上设置催化剂，左右两侧的蓄热室分别设置有进口和出口，超低浓瓦斯双氧化装置左、右两侧蓄热室的进口分别设置入口切换阀V01和入口切换阀V02，超低浓瓦斯双氧化装置左、右两侧蓄热室的出口分别设置出口切换阀V03和出口切换阀V04。
与现有技术相比，本发明的掺混装置结构，可以确保抽排瓦斯迅速降低浓度至3%以下，确保超低浓瓦斯氧化装置的安全。如果没有管道防冻措施，冬季管道结冰极易引发安全事故。如果采用其它伴热方式，如电伴热、蒸汽伴热，需要额外的伴热设备投资和额外的伴热能源消耗。本发明使用部分排放烟气解决管道防冻问题，使用排放烟气余热，没有伴热能源消耗，运行费用最低；同时有利于提高氧化装置系统热效率。
附图说明
图1为本发明结构连接图；
图2为混合器结构示意图；
图3为喷孔结构示意图；
图中：1-鼓风机，2-混合器，3-甲烷浓度传感器，4-入口切换阀，5-低温蓄热陶瓷，6-催化剂，7-低温蓄热陶瓷，8-超低浓瓦斯双氧化装置，9-出口切换阀，10-主引风机，11-烟囱，12-余热锅炉，13-排烟调节阀，14-锅炉引风机，15-烟囱，16-防冻烟气阀门，17-空气预热器，18-紧急放散阀，19-抽排瓦斯管道，20-掺混管调节阀，21-掺混管，22-喷孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种超低浓瓦斯双氧化制热系统，包括与抽排瓦斯管道19连接的混合器2，混合器2通过空气预热器17与空气连通，混合器2与超低浓瓦斯双氧化装置8连接，超低浓瓦斯双氧化装置8入口处设置入口切换阀4，超低浓瓦斯双氧化装置8出口通过主引风机10与烟囱I11连接，超低浓瓦斯双氧化装置8出口处设置有出口切换阀9，超低浓瓦斯双氧化装置8还通过管路与余热锅炉12连接，余热锅炉12分别与锅炉引风机14和空气预热器17连接，锅炉引风机14与烟囱II15连接，余热锅炉12与空气预热器17之间设置防冻烟气阀门16，余热锅炉12与锅炉引风机14之间设置排烟调节阀13，空气预热器17与锅炉引风机14连接。混合器2与烟囱I11连接，混合器2与烟囱I11之间设置有紧急放散阀18。
如图2所示，混合器2内设置有2组以上的掺混管21，掺混管21并排设置在混合器2的管道内，每组掺混管21包括内掺混管、中掺混管和外掺混管，内掺混管、中掺混管和外掺混管分别与抽排瓦斯管道之间设置掺混管调节阀20，掺混管21上有若干喷孔22。
设置鼓风机、空气预热器和混合器，新鲜空气经空气预热器预热，与抽排瓦斯在混合器内混合；混合后瓦斯浓度控制在3%以下，可以确保氧化装置运行安全。混合器后设置甲烷浓度传感器；混合后浓度控制在0.3%～3%（具体浓度根据供热负荷确定）。
采用电动蝶阀作为换向控制阀门。入口切换阀V01、V02分别用于控制瓦斯入口管道与氧化装置左、右两侧蓄热室的通断，即控制瓦斯进入氧化装置；出口切换阀V03、V04分别用于控制瓦斯出口管道与氧化装置A、B两侧蓄热室的通断，即控制低温烟气排出氧化装置。入口切换阀、出口切换阀配合动作，实现对超低浓度瓦斯流动方向的控制，并定期自动换向。切换阀执行切换动作时序如下：V04关闭，到位后V01关闭同时V02开启，都到位后V03开启；再次换向时V03 关闭，到位后V02关闭同时V01开启，都到位后V04开启。换向时间为3min～30min。
低温烟气通过主引风机、烟囱排入大气；主引风机用于控制氧化装置排放烟气流量，变频调节。
在氧化装置入口换向阀前设置紧急放散阀，用于紧急情况下直接排放超低浓瓦斯。
部分高温烟气从氧化装置中部通过高温烟道进入余热锅炉。烟气在余热锅炉中降温后，通过排烟调节阀、锅炉引风机、烟囱排入大气。锅炉引风机用于控制进入余热锅炉的高温烟气流量，变频调节。
余热锅炉出口设置烟气旁路及防冻烟气阀门；冬季时，关闭排烟调节阀、开启防冻烟气阀门，烟气在余热锅炉中降温后，通过防冻烟气阀门、空气预热器进一步降温，通过锅炉引风机、烟囱排入大气。在空气预热器内，利用烟气预热新鲜空气，防止管道结冰。
混合器可分为两级或三级；每级混合气由一组掺混管组成（内掺混管、中掺混管、外掺混管）；每个掺混管与抽排瓦斯管道之间设置掺混管调节阀，用于调节每个掺混管的抽排瓦斯流量。掺混管上有若干喷孔；抽排瓦斯由掺混管上的喷孔喷出迅速与空气混合，形成浓度3%以下的超低浓度瓦斯。掺混管上的喷孔直径Φ应为3mm~5mm；喷孔朝向管道中心、向抽排瓦斯来流方向偏转，与抽排瓦斯管道直径方向的夹角α应为20º~30º；抽排瓦斯喷出速度40m/s~50m/s。混合器管径为D；每个掺混管前后相距A，上下相距B；还应满足A=0.4D~0.6D，B=0.3D~0.35D。两组掺混管之间的间距为C；应满足C=1.2D~1.5D。
快速掺混装置结构及设计参数：
保证双氧化装置安全的一个关键点是保证系统内的瓦斯浓度低于3%。通过快速掺混装置的特定结构，使低浓瓦斯迅速与新鲜空气掺混，在极短的距离内浓度降低至3%以下成为超低浓度瓦斯，从而提高系统的安全性。
混合器入口设置空气预热器：
混合器入口设置空气预热器，冬季时排空热烟气先经过换热器再排放。空气预热器预先加热空气，提高待氧化处理的超低浓度瓦斯温度，一方面解决冬季管道结冰问题，另一方面提高装置热效率。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：包括与抽排瓦斯管道（19）连接的混合器（2），混合器（2）通过空气预热器（17）与空气连通，混合器（2）与超低浓瓦斯双氧化装置（8）连接，超低浓瓦斯双氧化装置（8）入口处设置入口切换阀（4），超低浓瓦斯双氧化装置（8）出口通过主引风机（10）与烟囱I（11）连接，超低浓瓦斯双氧化装置（8）出口处设置有出口切换阀（9），超低浓瓦斯双氧化装置（8）还通过管路与余热锅炉（12）连接，余热锅炉（12）分别与锅炉引风机（14）和空气预热器（17）连接，锅炉引风机（14）与烟囱II（15）连接，余热锅炉（12）与空气预热器（17）之间设置防冻烟气阀门（16），余热锅炉（12）与锅炉引风机（14）之间设置排烟调节阀（13），空气预热器（17）与锅炉引风机（14）连接。
2.根据权利要求1所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：所述的混合器（2）内设置有2组以上的掺混管（21），每组掺混管（21）包括内掺混管、中掺混管和外掺混管，内掺混管、中掺混管和外掺混管分别与抽排瓦斯管道之间设置掺混管调节阀（20），掺混管（21）上有若干喷孔（22），掺混管（21）并排设置在混合器（2）的管道内。
3.根据权利要求2所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：所述的掺混管（21）上的喷孔（22）的直径Φ为3mm~5mm；喷孔（22）朝向管道中心并向抽排瓦斯来流方向偏转，喷孔（22）朝向与抽排瓦斯管道直径方向的夹角α为20º~30º。
4.根据权利要求3所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：所述的混合器（2）的管道的管径为D，每个掺混管前后相距A，上下相距B，满足A=0.4D~0.6D，B=0.3D~0.35D；相邻两组掺混管（21）之间的间距为C，满足C=1.2D~1.5D。
5.根据权利要求4所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：抽排瓦斯喷出速度40m/s~50m/s。
6.根据权利要求1所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：所述的混合器（2）与烟囱I（11）连接，混合器（2）与烟囱I（11）之间设置有紧急放散阀（18）。
7.根据权利要求1所述的超低浓瓦斯双氧化制热系统，其特征在于：所述的超低浓瓦斯双氧化装置（8）包括左右两侧蓄热室，蓄热室内设置有低温蓄热陶瓷，低温蓄热陶瓷上设置催化剂（6），左右两侧的蓄热室分别设置有进口和出口，超低浓瓦斯双氧化装置（8）左、右两侧蓄热室的进口分别设置入口切换阀V01和入口切换阀V02，超低浓瓦斯双氧化装置（8）左、右两侧蓄热室的出口分别设置出口切换阀V03和出口切换阀V04。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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