[发明专利]一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉及其运行方法

说明书

本发明涉及一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉及其运行方法，其包括掺混鼓风机、抽排瓦斯安全阀组、瓦斯掺混装置、换向阀组、锅炉本体、引风机、锅炉引风机和烟囱；抽排瓦斯管道通过抽排瓦斯安全阀组连接瓦斯掺混装置瓦斯进口，掺混鼓风机连接瓦斯掺混装置空气进口，瓦斯掺混装置出口通过换向阀组连接锅炉本体；换向阀组连接引风机，锅炉本体烟气出口连接锅炉引风机，引风机和锅炉引风机都连接烟囱；锅炉本体內横向设置一锅筒，锅炉本体与锅筒之间形成液体腔室；在锅筒内腔一侧设置有燃烧装置，另一侧设置对流换热面，燃烧装置中的陶瓷蓄热材料层由第一耐火材料层分为第一陶瓷蓄热材料层和第二陶瓷蓄热材料层。本发明可以广泛应用于煤矿瓦斯的燃烧系统中。

技术领域

本发明涉及一种锅炉及其运行方法，特别是关于一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉及其运行方法。

背景技术

我国煤矿每年向大气排放的甲烷量达190亿m³，居世界第一，约占中国工业生产中甲烷排放量的三分之一，而其中通过煤矿抽采泵站排入大气的甲烷约为60～75亿m³，为西气东输工程设计年输气量的50％～63％。当前煤矿瓦斯抽采泵站抽采出的瓦斯气体，其甲烷浓度一般在2％～30％；除少量甲烷浓度高于9％的抽排瓦斯可以用于内燃机发电以外，甲烷浓度低于9％的抽排瓦斯目前全部排放大气。甲烷、空气预混气体的爆炸极限范围为5％～15％；对于甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯来说，由于存在大量过剩空气因而绝热燃烧温度降低，在自然条件下不会燃烧、爆炸，应用、处理难度极大，目前没有成熟的处理、利用技术，也没有能以甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯作为燃料的燃烧系统。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可有效提高甲烷浓度为2％～3％的极低浓度煤矿瓦斯的氧化率，充分利用瓦斯氧化产生的热量，减少锅炉内热量损失的一种极低浓度煤矿瓦斯锅炉及其运行方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：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；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。

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。

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。