[发明专利]一种基于低浓度瓦斯氧化的煤矿井筒梯级加热系统及运行方法

说明书

本发明公开了一种基于低浓度瓦斯氧化的煤矿井筒梯级加热系统及运行方法，其特征在于，包括一次掺混装置、二次掺混装置、引风机、蓄热氧化装置、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、蒸汽换热器、疏水换热器、烟气换热器、煤矿井筒和烟囱，低浓度瓦斯先依次经过一次掺混和二次掺混后得到最终的瓦斯混合气，然后进入蓄热氧化装置进行氧化产生高温烟气，然后再进入余热锅炉产生过热蒸汽来驱动蒸汽轮机做功，同时先利用低品质的烟气余热和蒸汽疏水对冷空气进行初级加热，然后再利用蒸汽轮机抽取的中低品质过热蒸汽对冷空气进行再次加热。本发明有效减少温室气体的排放，利用低品质的烟气余热和蒸汽疏水初次加热冷空气，使得高温烟气余热得到了梯级利用。

技术领域

本发明属于煤矿低浓度瓦斯利用领域，具体涉及一种基于低浓度瓦斯氧化的煤矿井筒梯级加热系统及运行方法。

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。

煤矿进风井筒加热是北方地区矿井冬季生产安全、高效开展的必要前提。主要是因为北方地区冬季天气寒冷，直接通入冷空气易造成进风井筒结冰。为有效规避煤矿进风井筒结冰，以免产生安全隐患，导致井下生产无法正常开展。必须对进风井筒进行加热作业。传统的井筒加热技术，如使用燃煤热风炉或燃煤锅炉为井筒加热提供热媒介质，在保障生产的同时却会产生大量的大气污染物，对矿区环境的长久绿色发展十分不利。

目前，煤矿井筒加热的新专利技术为《一种瓦斯蓄热氧化后烟气加热井筒方法》（专利号201710024970.9），是使用煤矿产生的瓦斯进行蓄热氧化后，产生的高温烟气直接用来生产高温空气来加热井筒，该技术避免了使用燃煤热风炉等方式所造成的环境污染问题。但是，其技术局限性是煤矿瓦斯蓄热氧化产生的高温烟气温度一般可达900℃，直接用于生产高温空气，一般只需加热至40℃以上，两者之间存在非常大的换热温差，所造成高品质热做功能力损失问题十分严重。

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，基于低浓度瓦斯氧化的煤矿井筒梯级加热系统及运行方法。