CN110174021A - 一种利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统及运行方法，其特征在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、烟囱、内燃机组、烟气换热装置、混气装置、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、打散装置、第一输送器、烟气干燥装置和蒸汽干燥装置，利用蓄热氧化装置的低温烟气和新鲜空气对低浓度瓦斯进行混合，得到所需的瓦斯混合气，进入蓄热氧化装置进行氧化产生高温烟气，再分别进入混气装置和余热锅炉，得到氧气含量和温度都符合需求的混合烟气进入烟气干燥装置对不同湿度的煤矿湿物料进行干燥。本发明实现了低浓度瓦斯氧化后高温烟气的余热综合利用，在对煤矿湿物料进行干燥的同时，还满足了煤矿各类用户的用能需求，经济附加值高。

Description

一种利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系 统及运行方法

技术领域

本发明属于煤矿低浓度瓦斯利用、余热回收利用领域，具体涉及利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统及运行方法。

背景技术

瓦斯是仅次于二氧化碳的主要温室气体，单位质量瓦斯所产生的温室效应相当于同质量二氧化碳的21倍。煤炭在开采过程中，往往同时伴生大量瓦斯气体，这是主要的瓦斯工业排放源之一，减少煤矿的瓦斯排放，可以有效减少温室气体的排放。同时，煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是优质洁净的气体能源。

我国是能源消费大国，2017年中国能源产量为359000万吨标准煤，其中天然气产量占能源总产量比重在不断上升，从2013年的4.4%上升到2017年的5.4%。近年来，我国未被利用的抽采瓦斯绝对量也呈逐年增加趋势，且总量巨大。未被利用的抽釆瓦斯，主要为浓度低于8%的超低浓度瓦斯。当前，我国每年通过通风瓦斯（乏风）排入大气的纯甲烷高达100～150亿Nm³，占到世界煤矿通风瓦斯甲烷排放量的70%，相当于1140万～1700万吨标准煤。如果将煤矿生产过程中的不同浓度的瓦斯收集起来加以利用，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故，改善矿区生产生活条件，又有利于增加清洁能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、节约资源、保护环境的多重目标。

我国煤矿安全规程中规定：通风瓦斯中甲烷浓度不得高于0.75%，实际为确保矿井生产安全，各煤矿一般均将浓度控制在0.3%左右。目前，煤矿通风瓦斯的主要利用技术手段为“热逆流蓄热氧化技术”，其核心为“高温氧化、蓄热回收、周期性换向”等，同时配合超低浓度抽采瓦斯与空气、超低浓度抽采瓦斯与乏风的掺混及浓度控制调节技术，大大拓宽了超低浓度瓦斯的利用范围。但是，当前因国际清洁发展机制（Clean DevelopmentMechanism，CDM）收益大幅下降，单纯氧化乏风无经济效益，例如重庆松藻矿务局和郑煤集团6万方乏风氧化项目均己停运。此外，蓄热氧化装置排出的热风氧含量相对高，例如煤泥等特定可燃物料容易被氧化或自燃。

目前，针对利用低浓度瓦斯氧化进行煤矿煤泥干燥的专利技术为《超低浓度瓦斯氧化发电及煤泥干燥、制冷热一体化系统》（专利号201610060288.0），其主要是通过低浓度氧化产生的高温烟气驱动余热锅炉产生高温高压蒸汽，然后通过减温减压装置对高温高压蒸汽进行减温减压，再利用减温减压后的蒸汽对煤泥进行干燥。该技术存在着以下技术局限性：一是高温高压蒸汽直接减温减压造成了大量的高品质能源浪费，二是针对湿度特别大的煤泥，仅利用压力和温度较低的过热蒸汽，无法实现对煤泥的完全干燥。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，性能可靠，利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统及运行方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其结构特点在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、烟囱、内燃机组、烟气换热装置、混气装置、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、打散装置、第一输送器、烟气干燥装置和蒸汽干燥装置，所述掺混装置的出气口与蓄热氧化装置的进气口连接，且在掺混装置的出气口安装有第一氧气浓度测量仪和瓦斯浓度测量仪，所述蓄热氧化装置的低温烟气出口分别与掺混装置的烟气进口和烟囱的烟气进口连接，且在掺混装置的烟气进口和烟囱的烟气进口分别安装有第二阀门和第三阀门，所述蓄热氧化装置的高温烟气出口分别与混气装置的高温烟气进口和余热锅炉的烟气进口连接，且在混气装置的高温烟气进口和余热锅炉的烟气进口分别安装有第六阀门和第七阀门，所述内燃机组的烟气出口分别与混气装置的低温烟气进口和烟气换热装置的烟气进口连接，且在混气装置的低温烟气进口和烟气换热装置的烟气进口分别安装有第五阀门和第四阀门，所述烟气换热装置的烟气出口与烟囱的烟气进口连接，所述混气装置的烟气出口与烟气干燥装置的烟气进口连接，且在混气装置的烟气出口安装有第二氧气浓度测量仪、温度测量仪和第八阀门，所述烟气干燥装置的烟气出口与烟囱的烟气进口连接，所述余热锅炉的烟气出口与烟囱的烟气进口连接，所述余热锅炉的高温蒸汽出口与蒸汽轮机的进汽口连接，所述蒸汽轮机的排汽口与凝汽器连接，所述凝汽器与余热锅炉的进水口连接，所述蒸汽轮机的抽汽口与蒸汽干燥装置的蒸汽进口连接，且在蒸汽轮机的抽汽口安装有第九阀门，所述打散装置的进料口连接有煤矿湿物料，所述打散装置的出料口与第一输送器的进料口连接，所述第一输送器的出料口分别与烟气干燥装置的进料口和蒸汽干燥装置的进料口连接。

进一步而言，所述掺混装置设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，所述掺混装置的烟气进口与蓄热氧化装置的低温烟气出口连接，且在掺混装置的烟气进口安装有第二阀门，所述掺混装置的空气进口连接有新鲜空气，且在掺混装置的空气进口安装有第一阀门，所述掺混装置的瓦斯进口连接有低浓度瓦斯，所述低浓度瓦斯的瓦斯浓度小于8%。

进一步而言，所述内燃机组设置有瓦斯进口，所述内燃机组的瓦斯进口连接有其它浓度瓦斯，所述其它浓度瓦斯的瓦斯浓度大于或等于8%。

进一步而言，所述烟气换热装置包括烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供制冷、供暖和生活热水。

进一步而言，所述烟气干燥装置包括烟气干燥机、旋风除尘器、湿式除尘器和第二输送器，所述烟气干燥机的烟气进口与混气装置的烟气出口连接，所述烟气干燥机的进料口与第一输送器的出料口连接，所述烟气干燥机的烟气出口与旋风除尘器的烟气进口连接，所述烟气干燥机的出料口与第二输送器的进料口连接，所述旋风除尘器的出粉口与第二输送器的进料口连接，所述旋风除尘器的烟气出口与湿式除尘器的烟气进口连接，所述湿式除尘器的烟气出口与烟囱的烟气进口连接。

进一步而言，所述蒸汽干燥装置包括蒸汽干燥机、汽粉分离器、第三输送器、第一疏水换热器、第二疏水换热器和蒸汽换热器，所述蒸汽干燥机的蒸汽进口与蒸汽轮机的抽汽口连接，所述蒸汽干燥机的进料口与第一输送器的出料口连接，所述蒸汽干燥机的蒸汽出口与汽粉分离器的进汽口连接，所述蒸汽干燥机的出料口与第三输送器的进料口连接，所述蒸汽干燥机的疏水出口与第一疏水换热器的疏水进口连接，所述汽粉分离器的出汽口与蒸汽换热器的进汽口连接，所述汽粉分离器的出粉口与第三输送器的进料口连接，所述蒸汽换热器的疏水出口与第二疏水换热器的疏水进口连接，所述第一疏水换热器的供热水进口连接有供热回水，所述第一疏水换热器的供热水出口与第二疏水换热器的供热水进口连接，所述第二疏水换热器的供热水出口与蒸汽换热器的供热水进口连接，所述蒸汽换热器的供热水出口连接有供热供水。

进一步而言，所述第一疏水换热器、第二疏水换热器和蒸汽换热器依次串联连接，首先利用第一疏水换热器对供热回水进行第一级加热，再次利用第二疏水换热器对供热回水进行第二级加热，最后利用蒸汽换热器对供热回水进行第三级加热后，形成供热供水为煤矿各类用户进行供热。

一种利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法，其特点在于，运行方法如下：

打开并调节第一阀门和第二阀门的开度，瓦斯浓度小于8%的低浓度瓦斯进入掺混装置与新鲜空气和来自蓄热氧化装置的低温烟气进行混合，得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气，瓦斯混合气进入蓄热氧化装置进行氧化后产生高温烟气和低温烟气，打开并调节第三阀门的开度，多余的低温烟气通过烟囱排放，打开并调节第六阀门和第七阀门的开度，高温烟气分别进入混气装置和余热锅炉；

打开并调节第四阀门和第五阀门的开度，瓦斯浓度大于8%的其它浓度瓦斯进入内燃机组进行燃烧做功后所产生的烟气分别进入烟气换热装置和混气装置，内燃机组所产生的烟气在烟气换热装置内进行余热回收后通过烟囱对外排放；

来自蓄热氧化装置的高温烟气和来自内燃机组的低温烟气在混气装置内进行混合，得到氧气浓度小于14%的混合烟气，打开第八阀门，混合烟气进入烟气干燥装置对煤矿湿物料进行干燥，烟气干燥装置排出的烟气通过烟囱对外排放；

来自蓄热氧化装置的高温烟气在余热锅炉进行余热回收，生成高温蒸汽进入蒸汽轮机进行做功，余热锅炉排出的烟气通过烟囱对外排放，打开第九阀门，来自蒸汽轮机的过热抽汽进入蒸汽干燥装置对煤矿湿物料进行干燥，蒸汽轮机做功后形成的乏汽进入凝汽器，凝结后的凝结水再进入余热锅炉被加热成高温蒸汽，形成一个循环。

上述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法中：

煤矿湿物料具有两种烘干方法，为利用高温烟气进行烘干和利用过热蒸汽进行烘干，操作方法分别为：

当利用高温烟气进行烘干时，煤矿湿物料先进入打散装置，对煤矿湿物料的大颗粒物料进行碎化，碎化后的煤矿湿物料通过第一输送器输送至烟气干燥机，被来自混气装置的混合烟气加热，形成干燥物料后，再由第二输送器输送至物料储存地点，烟气干燥机排出的烟气首先经过旋风除尘器进行第一级除尘，然后再进入湿式除尘器进行第二级除尘，最后再通过烟囱对外排放，旋风除尘器收集的粉尘物料进行回收，通过第二输送器输送至物料储存地点。

当利用过热蒸汽进行烘干时，煤矿湿物料先进入打散装置，对煤矿湿物料的大颗粒物料进行碎化，碎化后的煤矿湿物料通过第一输送器输送至蒸汽干燥机，被来自蒸汽轮机的过热抽汽加热，形成干燥物料后，再由第三输送器输送至物料储存地点，蒸汽干燥机排出的疏水进入第一疏水换热器进行换热，蒸汽干燥机排出的蒸汽进入汽粉分离器进行除尘，汽粉分离器收集的粉尘物料进行回收，通过第三输送器输送至物料储存地点，汽粉分离器输出的蒸汽进入蒸汽换热器进行换热后形成疏水，再进入第二疏水换热器进行换热，供热回水依次通过第一疏水换热器、第二疏水换热器和蒸汽换热器被三级加热后形成供热供水，对外进行供热。

上述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法中：

利用瓦斯浓度测量仪测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门和第二阀门的开度，调节进入掺混装置的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气。

利用第二氧气浓度测量仪和温度测量仪测得的氧气浓度值和温度值，指导调节第五阀门和第六阀门的开度，调节进入混气装置的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机内引起煤矿湿物料自燃。

另外，还可以通过第一氧气浓度测量仪测量的氧气浓度值，来指导调节进入掺混装置的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制蓄热氧化装置输出的高温烟气含氧量，从而使得混气装置得到氧气浓度小于14%的混合烟气。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，合理设计利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，从而实现：（1）合理控制进入蓄热氧化装置中瓦斯混合气的瓦斯浓度，从而提高蓄热氧化装置的运行性能和运行安全可靠性；（2）有效利用氧气浓度较低和温度较低的内燃机尾气，合理控制混气装置输送的混合烟气中氧气浓度和混合烟气温度，同时结合掺混装置，合理控制蓄热氧化装置形成的高温烟气中氧气浓度，进一步增强对混合烟气中氧气浓度的控制，避免煤矿湿物料在干燥中发生燃烧，提高烟气干燥装置的运行安全性；（3）提供了利用高温烟气和过热蒸汽干燥煤矿湿物料的方法，满足了不同湿物料的干燥需求，有效实现了对煤矿湿物料的充分干燥，满足工艺需求；（4）实现了低浓度瓦斯氧化后高温烟气的余热综合利用，既满足了煤矿各类用户用电、采暖、制冷、生活热水等不同的用能需求，增加了该技术的经济附加值，由此可见，本发明具有较大的实际运用价值。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中烟气干燥装置的结构示意图。

图3是本发明实施例中蒸汽干燥装置的结构示意图。

图4是本发明实施例中利用高温烟气干燥煤矿湿物料的系统结构示意图。

图5 是本发明实施例中利用过热蒸汽干燥煤矿湿物料的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图3，本实施例中的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统包括掺混装置1、蓄热氧化装置2、烟囱3、内燃机组4、烟气换热装置5、混气装置6、余热锅炉7、蒸汽轮机8、凝汽器9、打散装置10、第一输送器11、烟气干燥装置001和蒸汽干燥装置002，烟气干燥装置001包括烟气干燥机011、旋风除尘器012、湿式除尘器013和第二输送器014，蒸汽干燥装置002包括蒸汽干燥机021、汽粉分离器022、第三输送器023、第一疏水换热器024、第二疏水换热器025和蒸汽换热器026。

本实施例中掺混装置1的出气口与蓄热氧化装置2的进气口连接，且在掺混装置1的出气口安装有第一氧气浓度测量仪14和瓦斯浓度测量仪15，蓄热氧化装置2的低温烟气出口分别与掺混装置1的烟气进口和烟囱3的烟气进口连接，且在掺混装置1的烟气进口和烟囱3的烟气进口分别安装有第二阀门13和第三阀门16，蓄热氧化装置2的高温烟气出口分别与混气装置6的高温烟气进口和余热锅炉7的烟气进口连接，且在混气装置6的高温烟气进口和余热锅炉7的烟气进口分别安装有第六阀门19和第七阀门20，内燃机组4的烟气出口分别与混气装置6的低温烟气进口和烟气换热装置5的烟气进口连接，且在混气装置6的低温烟气进口和烟气换热装置5的烟气进口分别安装有第五阀门18和第四阀门17，烟气换热装置5的烟气出口与烟囱3的烟气进口连接，混气装置6的烟气出口与烟气干燥机011的烟气进口连接，且在混气装置6的烟气出口安装有第二氧气浓度测量仪21、温度测量仪22和第八阀门23。

本实施例中打散装置10的进料口连接有煤矿湿物料104，打散装置10的出料口与第一输送器11的进料口连接，第一输送器11的出料口分别与烟气干燥机011的进料口和蒸汽干燥机021的进料口连接，烟气干燥机011的烟气出口与旋风除尘器012的烟气进口连接，烟气干燥机011的出料口与第二输送器014的进料口连接，旋风除尘器012的出粉口与第二输送器014的进料口连接，旋风除尘器012的烟气出口与湿式除尘器013的烟气进口连接，湿式除尘器013的烟气出口与烟囱3的烟气进口连接。

本实施例中余热锅炉7的烟气出口与烟囱3的烟气进口连接，余热锅炉7的高温蒸汽出口与蒸汽轮机8的进汽口连接，蒸汽轮机8的排汽口与凝汽器9连接，凝汽器9与余热锅炉7的进水口连接，蒸汽轮机8的抽汽口与蒸汽干燥机021的蒸汽进口连接，且在蒸汽轮机8的抽汽口安装有第九阀门24，蒸汽干燥机021的蒸汽出口与汽粉分离器022的进汽口连接，蒸汽干燥机021的出料口与第三输送器023的进料口连接，蒸汽干燥机021的疏水出口与第一疏水换热器024的疏水进口连接，汽粉分离器022的出汽口与蒸汽换热器026的进汽口连接，汽粉分离器022的出粉口与第三输送器023的进料口连接，蒸汽换热器026的疏水出口与第二疏水换热器025的疏水进口连接，第一疏水换热器024的供热水进口连接有供热回水105，第一疏水换热器024的供热水出口与第二疏水换热器025的供热水进口连接，第二疏水换热器025的供热水出口与蒸汽换热器026的供热水进口连接，蒸汽换热器026的供热水出口连接有供热供水106。

在本实施例中，掺混装置1设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，掺混装置1的烟气进口与蓄热氧化装置2的低温烟气出口连接，且在掺混装置1的烟气进口安装有第二阀门13，掺混装置1的空气进口连接有新鲜空气101，且在掺混装置1的空气进口安装有第一阀门12，掺混装置的瓦斯进口连接有低浓度瓦斯102，低浓度瓦斯102的瓦斯浓度小于8%。

在本实施例中，内燃机组4设置有瓦斯进口，内燃机组4的瓦斯进口连接有其它浓度瓦斯103，其它浓度瓦斯103的瓦斯浓度大于或等于8%。

在本实施例中，烟气换热装置5包括烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供制冷、供暖和生活热水。

在本实施例中，的第一疏水换热器024、第二疏水换热器025和蒸汽换热器026依次串联连接，首先利用第一疏水换热器024对供热回水105进行第一级加热，再次利用第二疏水换热器025对供热回水105进行第二级加热，最后利用蒸汽换热器026对供热回水105进行第三级加热后，形成供热供水106为煤矿各类用户进行供热。

参见图4，仅利用高温烟气干燥煤矿湿物料时，本实施例涉及的调节方法如下：

打开并调节第一阀门12和第二阀门13的开度，瓦斯浓度小于8%的低浓度瓦斯102进入掺混装置1与新鲜空气101和来自蓄热氧化装置2的低温烟气进行混合，得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气，瓦斯混合气进入蓄热氧化装置2进行氧化后产生高温烟气和低温烟气，打开并调节第三阀门16的开度，多余的低温烟气通过烟囱3排放，打开第六阀门19，高温烟气进入混气装置6。

打开并调节第四阀门17和第五阀门18的开度，瓦斯浓度大于8%的其它浓度瓦斯103进入内燃机组4进行燃烧做功后所产生的烟气分别进入烟气换热装置5和混气装置6，内燃机组4所产生的烟气在烟气换热装置5内进行余热回收后通过烟囱3对外排放。

来自蓄热氧化装置2的高温烟气和来自内燃机组4的低温烟气在混气装置6内进行混合，得到氧气浓度小于14%的混合烟气，打开第八阀门23，混合烟气进入烟气干燥机011，煤矿湿物料104先进入打散装置10，对煤矿湿物料104中的大颗粒物料进行碎化，碎化后的煤矿湿物料104通过第一输送器11输送至烟气干燥机011，被来自混气装置6的混合烟气加热，形成干燥物料后，再由第二输送器014输送至物料储存地点，烟气干燥机011排出的烟气首先经过旋风除尘器012进行第一级除尘，然后再进入湿式除尘器013进行第二级除尘，最后再通过烟囱3对外排放，旋风除尘器012收集的粉尘物料进行回收，通过第二输送器014输送至物料储存地点。

此时，利用瓦斯浓度测量仪15测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门12和第二阀门13的开度，调节进入掺混装置1的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置1得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气。

利用第二氧气浓度测量仪21和温度测量仪23测得的氧气浓度值和温度值，指导调节第五阀门18和第六阀门19的开度，调节进入混气装置6的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置6得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机011内引起煤矿湿物料自燃。

另外，还可以通过第一氧气浓度测量仪14测量的氧气浓度值，来指导调节进入掺混装置1的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制蓄热氧化装置2输出的高温烟气含氧量，从而使得混气装置6得到氧气浓度小于14%的混合烟气。

参见图5，仅利用过热蒸汽干燥煤矿湿物料时，本实施例涉及的调节方法如下：

打开并调节第一阀门12和第二阀门13的开度，浓度小于8%的低浓度瓦斯102进入掺混装置1与新鲜空气101和来自蓄热氧化装置2的低温烟气进行混合，得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气，瓦斯混合气进入蓄热氧化装置2进行氧化后产生高温烟气和低温烟气，打开并调节第三阀门16的开度，多余的低温烟气通过烟囱3排放，打开第七阀门20，高温烟气进入余热锅炉7进行余热回收，生成高温蒸汽进入蒸汽轮机8进行做功，余热锅炉7排出的烟气通过烟囱3对外排放，蒸汽轮机8做功后形成的乏汽进入凝汽器9，凝结后的凝结水再进入余热锅炉7被加热成高温蒸汽，形成一个循环。

煤矿湿物料104先进入打散装置10，对煤矿湿物料104中的大颗粒物料进行碎化，碎化后的煤矿湿物料104通过第一输送器11输送至蒸汽干燥机021，打开第九阀门24，来自蒸汽轮机8的过热抽汽进入蒸汽干燥机021对煤矿湿物料104进行干燥，形成干燥物料后，再由第三输送器023输送至物料储存地点，蒸汽干燥机021排出的疏水进入第一疏水换热器024进行换热，蒸汽干燥机021排出的蒸汽进入汽粉分离器022进行除尘，汽粉分离器022收集的粉尘物料进行回收，通过第三输送器023输送至物料储存地点，汽粉分离器022输出的蒸汽进入蒸汽换热器026进行换热后形成疏水，再进入第二疏水换热器025进行换热，供热回水105依次通过第一疏水换热器024、第二疏水换热器025和蒸汽换热器026被三级加热后形成供热供水106，对外进行供热。

此时，利用瓦斯浓度测量仪15测量得到的瓦斯浓度值第一氧气浓度测量仪14测量的氧气浓度值，来指导调节第一阀门12和第二阀门13的开度，调节进入掺混装置1的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置1得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间以及含氧量符合需求的瓦斯混合气。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，包括：掺混装置（1）、蓄热氧化装置（2）、烟囱（3）、内燃机组（4）、烟气换热装置（5）、混气装置（6）、余热锅炉（7）、蒸汽轮机（8）、凝汽器（9）、打散装置（10）、第一输送器（11）、烟气干燥装置（001）和蒸汽干燥装置（002），所述掺混装置（1）的出气口与蓄热氧化装置（2）的进气口连接，且在掺混装置（1）的出气口安装有第一氧气浓度测量仪（14）和瓦斯浓度测量仪（15），所述蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口分别与掺混装置（1）的烟气进口和烟囱（3）的烟气进口连接，且在掺混装置（1）的烟气进口和烟囱（3）的烟气进口分别安装有第二阀门（13）和第三阀门（16），所述蓄热氧化装置（2）的高温烟气出口分别与混气装置（6）的高温烟气进口和余热锅炉（7）的烟气进口连接，且在混气装置（6）的高温烟气进口和余热锅炉（7）的烟气进口分别安装有第六阀门（19）和第七阀门（20），所述内燃机组（4）的烟气出口分别与混气装置（6）的低温烟气进口和烟气换热装置（5）的烟气进口连接，且在混气装置（6）的低温烟气进口和烟气换热装置（5）的烟气进口分别安装有第五阀门（18）和第四阀门（17），所述烟气换热装置（5）的烟气出口与烟囱（3）的烟气进口连接，所述混气装置（6）的烟气出口与烟气干燥装置（001）的烟气进口连接，且在混气装置（6）的烟气出口安装有第二氧气浓度测量仪（21）、温度测量仪（22）和第八阀门（23），所述烟气干燥装置（001）的烟气出口与烟囱（3）的烟气进口连接，所述余热锅炉（7）的烟气出口与烟囱（3）的烟气进口连接，所述余热锅炉（7）的高温蒸汽出口与蒸汽轮机（8）的进汽口连接，所述蒸汽轮机（8）的排汽口与凝汽器（9）连接，所述凝汽器（9）与余热锅炉（7）的进水口连接，所述蒸汽轮机（8）的抽汽口与蒸汽干燥装置（002）的蒸汽进口连接，且在蒸汽轮机（8）的抽汽口安装有第九阀门（24），所述打散装置（10）的进料口连接有煤矿湿物料（104），所述打散装置（10）的出料口与第一输送器（11）的进料口连接，所述第一输送器（11）的出料口分别与烟气干燥装置（001）的进料口和蒸汽干燥装置（002）的进料口连接。

2.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述掺混装置（1）设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，所述掺混装置（1）的烟气进口与蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口连接，且在掺混装置（1）的烟气进口安装有第二阀门（13），所述掺混装置（1）的空气进口连接有新鲜空气（101），且在掺混装置（1）的空气进口安装有第一阀门（12），所述掺混装置（1）的瓦斯进口连接有低浓度瓦斯（102），所述低浓度瓦斯（102）的瓦斯浓度小于8%。

3.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述内燃机组（4）设置有瓦斯进口，所述内燃机组（4）的瓦斯进口连接有其它浓度瓦斯（103），所述其它浓度瓦斯（103）的瓦斯浓度大于或等于8%。

4.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述烟气换热装置（5）包括烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器，用于回收利用烟气余热，为煤矿用户提供制冷、供暖和生活热水。

5.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述烟气干燥装置（001）包括烟气干燥机（011）、旋风除尘器（012）、湿式除尘器（013）和第二输送器（014），所述烟气干燥机（011）的烟气进口与混气装置（6）的烟气出口连接，所述烟气干燥机（011）的进料口与第一输送器（11）的出料口连接，所述烟气干燥机（011）的烟气出口与旋风除尘器（012）的烟气进口连接，所述烟气干燥机（011）的出料口与第二输送器（014）的进料口连接，所述旋风除尘器（012）的出粉口与第二输送器（014）的进料口连接，所述旋风除尘器（012）的烟气出口与湿式除尘器（013）的烟气进口连接，所述湿式除尘器（013）的烟气出口与烟囱（3）的烟气进口连接。

6.根据权利要求1所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述蒸汽干燥装置（002）包括蒸汽干燥机（021）、汽粉分离器（022）、第三输送器（023）、第一疏水换热器（024）、第二疏水换热器（025）和蒸汽换热器（026），所述蒸汽干燥机（021）的蒸汽进口与蒸汽轮机（8）的抽汽口连接，所述蒸汽干燥机（021）的进料口与第一输送器（11）的出料口连接，所述蒸汽干燥机（021）的蒸汽出口与汽粉分离器（022）的进汽口连接，所述蒸汽干燥机（021）的出料口与第三输送器（023）的进料口连接，所述蒸汽干燥机（021）的疏水出口与第一疏水换热器（024）的疏水进口连接，所述汽粉分离器（022）的出汽口与蒸汽换热器（026）的进汽口连接，所述汽粉分离器（022）的出粉口与第三输送器（023）的进料口连接，所述蒸汽换热器（026）的疏水出口与第二疏水换热器（025）的疏水进口连接，所述第一疏水换热器（024）的供热水进口连接有供热回水（105），所述第一疏水换热器（024）的供热水出口与第二疏水换热器（025）的供热水进口连接，所述第二疏水换热器（025）的供热水出口与蒸汽换热器（026）的供热水进口连接，所述蒸汽换热器（026）的供热水出口连接有供热供水（106）。

7.根据权利要求6所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，其特征在于，所述的第一疏水换热器（024）、第二疏水换热器（025）和蒸汽换热器（026）依次串联连接，首先利用第一疏水换热器（024）对供热回水（105）进行第一级加热，再次利用第二疏水换热器（025）对供热回水（105）进行第二级加热，最后利用蒸汽换热器（026）对供热回水（105）进行第三级加热后，形成供热供水（106）为煤矿用户进行供热。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法，其特征在于，运行方法如下：

打开并调节第一阀门（12）和第二阀门（13）的开度，瓦斯浓度小于8%的低浓度瓦斯（102）进入掺混装置（1）与新鲜空气（101）和来自蓄热氧化装置（2）的低温烟气进行混合，得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气，瓦斯混合气进入蓄热氧化装置（2）进行氧化后产生高温烟气和低温烟气，打开并调节第三阀门（16）的开度，多余的低温烟气通过烟囱（3）排放，打开并调节第六阀门（19）和第七阀门（20）的开度，高温烟气分别进入混气装置（6）和余热锅炉（7）；

打开并调节第四阀门（17）和第五阀门（18）的开度，瓦斯浓度大于8%的其它浓度瓦斯（103）进入内燃机组（4）进行燃烧做功后所产生的烟气分别进入烟气换热装置（5）和混气装置（6），内燃机组（4）所产生的烟气在烟气换热装置（5）内进行余热回收后通过烟囱（3）对外排放；

来自蓄热氧化装置（2）的高温烟气和来自内燃机组（4）的低温烟气在混气装置（6）内进行混合，得到氧气浓度小于14%的混合烟气，打开第八阀门（23），混合烟气进入烟气干燥装置（001）对煤矿湿物料（104）进行干燥，烟气干燥装置（001）排出的烟气通过烟囱（3）对外排放；

来自蓄热氧化装置（2）的高温烟气在余热锅炉（7）进行余热回收，生成高温蒸汽进入蒸汽轮机（8）进行做功，余热锅炉（7）排出的烟气通过烟囱（3）对外排放，打开第九阀门（24），来自蒸汽轮机（8）的过热抽汽进入蒸汽干燥装置（002）对煤矿湿物料（104）进行干燥，蒸汽轮机（8）做功后形成的乏汽进入凝汽器（9），凝结后的凝结水再进入余热锅炉（7）被加热成高温蒸汽，形成一个循环。

9.根据权利要求8所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法，其特征在于，

煤矿湿物料（104）具有两种烘干方法，为利用高温烟气进行烘干和利用过热蒸汽进行烘干，操作方法分别为：

当利用高温烟气进行烘干时，煤矿湿物料（104）先进入打散装置（10），对煤矿湿物料（104）进行碎化，碎化后的煤矿湿物料（104）通过第一输送器（11）输送至烟气干燥机（011），被来自混气装置（6）的混合烟气加热，形成干燥物料后，再由第二输送器（014）输送至物料储存地点，烟气干燥机（011）排出的烟气首先经过旋风除尘器（012）进行第一级除尘，然后再进入湿式除尘器（013）进行第二级除尘，最后再通过烟囱（3）对外排放，旋风除尘器（012）收集的粉尘物料进行回收，通过第二输送器（014）输送至物料储存地点；

当利用过热蒸汽进行烘干时，煤矿湿物料（104）先进入打散装置（10），对煤矿湿物料（104）进行碎化，碎化后的煤矿湿物料（104）通过第一输送器（11）输送至蒸汽干燥机（021），被来自蒸汽轮机（8）的过热抽汽加热，形成干燥物料后，再由第三输送器（023）输送至物料储存地点，蒸汽干燥机（021）排出的疏水进入第一疏水换热器（024）进行换热，蒸汽干燥机（021）排出的蒸汽进入汽粉分离器（022）进行除尘，汽粉分离器（022）收集的粉尘物料进行回收，通过第三输送器（023）输送至物料储存地点，汽粉分离器（022）输出的蒸汽进入蒸汽换热器（026）进行换热后形成疏水，再进入第二疏水换热器（025）进行换热，供热回水（105）依次通过第一疏水换热器（024）、第二疏水换热器（025）和蒸汽换热器（026）被三级加热后形成供热供水（106），对外进行供热。

10.根据权利要求8所述的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统的运行方法，其特征在于，

利用瓦斯浓度测量仪（15）测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门（12）和第二阀门（13）的开度，调节进入掺混装置（1）的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置（1）得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气；

利用第二氧气浓度测量仪（21）和温度测量仪（23）测得的氧气浓度值和温度值，指导调节第五阀门（18）和第六阀门（19）的开度，调节进入混气装置（6）的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置（6）得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机（011）内引起煤矿湿物料自燃；

另外，还通过第一氧气浓度测量仪（14）测量的氧气浓度值，来指导调节进入掺混装置（1）的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制蓄热氧化装置（2）输出的高温烟气含氧量，从而使得混气装置（6）得到氧气浓度小于14%的混合烟气。