[实用新型]一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于利用矿井乏风中甲烷逆流氧化释放热量进行高效温差热电转换的技术领域。

背景技术

煤矿抽放甲烷含量较低的瓦斯时，采用“风排”的方法，向矿井注入空气，与瓦斯掺混排出矿井，这部分气体被称为“矿井乏风”。由于矿井乏风中甲烷含量一般低于1％，难以被常规的燃烧技术所利用，大部分被直接排放到大气当中。我国是煤炭大国，根据统计，每年排空的矿井乏风折合成纯甲烷有10～15×10⁹m³，与西气东输的12×10⁹m³天然气量相当，造成具大的能源浪费。此外，每年排空矿井乏风占我国工业甲烷总排放量多于20％，占总温室气体排放量的5％，如此巨大的排放量对环境产生巨大危害。

目前，瑞典MEGTEC公司开发研制出了逆流氧化反应系统，正趋于商业化。我们国家胜动集团公司自主开发研制出一台逆流氧化反应装置，并在阜新矿业集团恒大公司北风井安装试运行。但逆流氧化反应系统在回收利用矿井乏风在其内燃烧释放出热量时，特别是将其转化为高品质电能，必须采用传统的蒸汽循环和发电系统，使得整个逆流氧化反应发电系统结构复杂、体积庞大，核心设备昂贵，应用项目投资大收益小，所以，至今没有得到大范围的推广应用。

实用新型内容

本实用新型就是克服上述不足，提供一种设备简单、结构紧凑、生产成本低的一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置。矿井乏风中甲烷在本实用新型的逆流氧化床内氧化，生成二氧化碳和水，利用氧化释放热量实现高效温差热电转换。

本实用新型的技术解决方案是：一种矿井乏风逆流氧化温差发电装置，由矿井1、管路2、引风机3、气体净化储存装置4、鼓风机5、矿井乏风进气管道6、空气进气管道7、混合气体进气管道8、逆流氧化温差发电装置9、控制系统10、排气管道11、温差发电器电极导线12、直流-直流转换器13、直流电流输出导线14、用电设备15和热水用户16组成，矿井1出口与引风机3进口相连，引风机3出口与气体净化储存装置4进口相连，气体净化储存装置4出口与鼓风机5进口相连，鼓风机5出口与矿井乏风进气管道6相连，矿井乏风进气管道6同空气进气管道7汇合后与混合气体进气管道8相连，混合气体进气管道8与逆流氧化温差发电装置9相连，逆流氧化温差发电装置9与排气管道11相连，排气管道11与大气环境相连。

逆流氧化温差发电装置9由混合气体进气管道8、正向气流通路17、反向气流通路18、电磁阀a19、电磁阀b20、电磁阀c21、电磁阀d22、逆流氧化器23、逆流氧化器进排气管道24、循环水换热器28、排气管道11和温差发电器32组成，混合气体进气管道8同正向气流通路17、反向气流通路18连接，正向气流通路17、反向气流通路18与逆流氧化器进排气管道24连接，正向气流通路17、反向气流通路18与排气管路11连接，混合气体进气管道8和逆流氧化器进排气管道24之间正向气流通路17上设有电磁阀a19，混合气体进气管道8和逆流氧化器进排气管道24之间反向气流通路18上设有电磁阀b20，逆流氧化器进排气管道24和排气管道11之间反向气流通路18上设有电磁阀c21，逆流氧化器进排气管道24和排气管道11之间正向气流通路17上设有电磁阀d22，控制系统10与电磁阀a19、电磁阀b20、电磁阀c21、电磁阀d22控制线连接，逆流氧化器23上下对称布置温差发电器32，在每个温差发电器32外布置循环水换热器28，依次连接是逆流氧化器23的上下壁板25与温差发电器32的内绝缘板33相连，温差发电器32的外绝缘板34与循环水换热器28的底板30相连，循环水换热器28的循环水进出口29与热水用户16相连，温差发电器电极36与温差发电器电极导线12相连，温差发电器电极导线12与直流-直流转换器13相连，直流-直流转换器13的输出导线与用电设备15相连。

逆流氧化器23由逆流氧化器进排气管道24、陶瓷外壳27、上下壁板25、侧壁板26、进排气空间38、气流调整板39、逆流氧化床40和电加热器37组成，逆流氧化器23的上下壁板25上设有防止热膨胀应力的垄槽41，上下壁板25和侧壁板26连接构成长方体陶瓷外壳27，逆流氧化器进排气管道24与陶瓷外壳27连接，逆流氧化器23的侧壁板26和未与内绝缘板33接触的上下壁板25部分覆盖有陶瓷保温材料，陶瓷外壳27内设有进排气空间38、气流调整板39、逆流氧化床40，进排气空间38与气流调整板39相连，气流调整板39与逆流氧化床40相连，逆流氧化40床轴向中间区域设有电加热器37。