[发明专利]一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉及其运行方法

权利要求书

1.一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：它包括掺混鼓风机、抽排瓦斯安全阀、瓦斯掺混装置、换向阀组、锅炉本体、锅炉引风机、引风机和烟囱；抽排瓦斯管道通过所述抽排瓦斯安全阀连接所述瓦斯掺混装置的瓦斯进口，所述掺混鼓风机连接所述瓦斯掺混装置的空气进口，所述瓦斯掺混装置的出口通过所述换向阀组连接所述锅炉本体；所述锅炉本体的烟气出口连接所述锅炉引风机的进风口，所述锅炉本体还通过所述换向阀组连接所述引风机的进风口，所述锅炉引风机和所述引风机的出风口都连接至所述烟囱；

所述锅炉本体內横向设置有一锅筒，所述锅炉本体的炉壁与所述锅筒的管壁之间形成一液体腔室；在所述锅筒的内腔一侧设置有燃烧装置，另一侧设置有对流换热面，所述燃烧装置位于所述对流换热面底部；所述燃烧装置包括带有通孔的陶瓷蓄热材料层和第一耐火材料层，所述第一耐火材料层位于所述陶瓷蓄热材料层的中部，将所述陶瓷蓄热材料层分为对称的第一陶瓷蓄热材料层和第二陶瓷蓄热材料层；所述第一陶瓷蓄热材料层的下部和所述第二陶瓷蓄热材料层的上部分别设置有第二耐火材料层，且第一耐火材料层和第二耐火材料层的右侧端部与所述锅炉本体内壁之间留有空隙，形成与所述对流换热面相通的烟气流道；在位于所述锅筒一端口的所述锅炉本体的端面上靠近燃烧装置的部位设置有第一进出口和第二进出口，所述第一进出口与所述第一陶瓷蓄热材料层连通，所述第二进出口与所述第二陶瓷蓄热材料层连通；所述锅炉本体的烟气出口设置在位于所述锅筒另一端口的所述锅炉本体的端面上靠近所述对流换热面的部位；

所述极低浓度煤矿瓦斯锅炉用于处理甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯。

2.如权利要求1所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：所述换向阀组包括第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀和第四换向阀；所述第一换向阀的一端和所述第二换向阀的一端并联至所述瓦斯掺混装置的出口；所述第一换向阀的另一端连接所述第三换向阀的一端；所述第二换向阀的另一端连接所述第四换向阀的一端；所述第三换向阀的另一端和所述第四换向阀的另一端并联至所述引风机的进风口；所述锅炉本体的所述第一进出口与所述第一换向阀和所述第三换向阀之间的管道连通；所述锅炉本体的所述第二进出口与所述第二换向阀和所述第四换向阀之间的管道连通。

3.如权利要求1所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：在所述锅炉本体底部靠近所述锅炉本体的所述第一进出口和所述第二进出口处设置有冷水进口，在所述锅炉本体上部靠近所述锅炉本体的烟气出口处设置有热水蒸汽出口。

4.如权利要求2所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：在所述锅炉本体底部靠近所述锅炉本体的所述第一进出口和所述第二进出口处设置有冷水进口，在所述锅炉本体上部靠近所述锅炉本体的烟气出口处设置有热水蒸汽出口。

5.如权利要求1～4中任一项所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：所述对流换热面由换热管构成，所述对流换热面的烟气出口与所述锅炉本体的烟气出口连通。

6.如权利要求1～4中任一项所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：在所述陶瓷蓄热材料层外部设置有第二耐火材料层。

7.如权利要求5所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：在所述陶瓷蓄热材料层外部设置有第二耐火材料层。

8.如权利要求1～4或7中任一项所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：所述锅炉本体的外壁设置有保温材料层。

9.如权利要求5所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉，其特征在于：所述锅炉本体的外壁设置有保温材料层。

10.一种如权利要求1～9中任一项所述的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉的运行方法，其包括以下步骤：

1)开启抽排瓦斯安全阀，煤矿抽排瓦斯经过抽排瓦斯管道进入瓦斯掺混装置，与由掺混鼓风机提供的新鲜空气混合，形成甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯；

2)对锅炉本体进行预热，开启第一换向阀和第四换向阀，甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯经过第一换向阀从锅炉本体的第一进出口进入第一陶瓷蓄热材料层，在第一陶瓷蓄热材料层中进行氧化放热；从第一陶瓷蓄热材料层流出的高温烟气，一部分进入第二陶瓷蓄热材料层，对第二陶瓷蓄热材料层进行预热后由锅炉本体的第二进出口经第四换向阀、引风机和烟囱排出大气；另一部分进入对流换热面的换热管中，与液体腔室内的水进行热量交换后由锅炉本体的烟气出口经锅炉引风机和烟囱排出大气；

3)经过5分钟～120分钟后，换向阀组执行切换动作，关闭第一换向阀和第四换向阀，开启第二换向阀和第三换向阀，甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯经过第二换向阀从锅炉本体的第二进出口进入第二陶瓷蓄热材料层，在第二陶瓷蓄热材料层中进行氧化放热；从第二陶瓷蓄热材料层流出的高温烟气，一部分进入第一陶瓷蓄热材料层，对第一陶瓷蓄热材料层进行预热后由锅炉本体的第一进出口经第三换向阀、引风机和烟囱排出大气；另一部分进入对流换热面的换热管中，与液体腔室内的水进行热量交换后由锅炉本体的烟气出口经锅炉引风机和烟囱排出大气；

4)经过5分钟～120分钟后，换向阀组执行切换动作，关闭第二换向阀和第三换向阀，开启第一换向阀和第四换向阀，重新进入步骤2)。