[发明专利]一种低浓度瓦斯蓄热燃烧系统

说明书

本发明公开了一种低浓度瓦斯蓄热燃烧系统，包括燃烧室、再热室、高温换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室、低温换向阀、瓦斯进口和低温烟气出口；低温换向阀和第一蓄热室、第二蓄热室、瓦斯进口、低温烟气出口连通；高温换向阀和第一蓄热室、第二蓄热室、再热室、燃烧室连通，当其中一个蓄热室对高温烟气蓄热时，另一个蓄热室对低温低浓度瓦斯进行释热。本发明将蓄热技术、微通道催化燃烧技术与低浓度瓦斯燃烧技术相结合，通过对高温烟气的连续蓄热和再利用，实现对低温低浓度进气瓦斯的连续预热和再热，实现低浓度瓦斯在微通道燃烧室中高效催化燃烧。

技术领域

本发明涉及高温蓄热燃烧技术领域，具体涉及一种低浓度瓦斯蓄热燃烧系统。

背景技术

根据《煤矿安全规程》规定：抽采的瓦斯浓度低于30％时，不得作为燃气直接燃烧。因此，大量瓦斯浓度比较低的抽采瓦斯被抽出来后直接排放掉，虽然我国煤矿瓦斯抽采量巨大，但其利用率还不及抽采总量的1/3。据不完全统计，我国每年在采煤的同时排放的纯瓦斯近200亿立方米，与“西气东输”的天然气量相当。煤矿瓦斯的利用途径及利用率受瓦斯浓度的影响较大，高浓度的煤矿瓦斯处理后可直接替代天然气使用，而低浓度的瓦斯包括甲烷浓度低于30％的抽采瓦斯和矿井乏风瓦斯，一般只能用于燃烧发电或排空，利用途径较为单一，且利用效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种低浓度瓦斯蓄热燃烧系统，通过蓄热室对低浓度瓦斯燃烧过程中产生的高温烟气热量进行蓄热，并将存储的热量对进口低温瓦斯进行预热和再热，实现系统的连续蓄热、预热和再热，尽可能提高系统的热利用效率，提高进入燃烧室前的低浓度瓦斯温度，促进低浓度瓦斯的充分燃烧。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种低浓度瓦斯蓄热燃烧系统，包括燃烧室、再热室、高温换向阀、第一蓄热室、第二蓄热室、低温换向阀、瓦斯进口和低温烟气出口；

低温换向阀通过管道分别与瓦斯进口、低温烟气出口、第一蓄热室一端、第二蓄热室一端连通；高温换向阀通过管道分别与第一蓄热室另一端、第二蓄热室另一端、再热室瓦斯入口、燃烧室高温烟气出口连通；

燃烧室高温烟气出口还通过管道与再热室高温烟气入口相连接，再热室瓦斯出口与燃烧室连通；

低温换向阀和高温换向阀均具有第一状态位和第二状态位；

当低温换向阀和高温换向阀位于第一状态位时，瓦斯进口经低温换向阀、第二蓄热室、高温换向阀、再热室与燃烧室连通，燃烧室高温烟气出口经高温换向阀、第一蓄热室、低温换向阀与低温烟气出口连通，第一蓄热室储热，第二蓄热室释热；

当低温换向阀和高温换向阀位于第二状态位时，瓦斯进口经低温换向阀、第一蓄热室、高温换向阀、再热室与燃烧室连通，燃烧室高温烟气出口经高温换向阀、第二蓄热室、低温换向阀与低温烟气出口连通，第一蓄热室释热，第二蓄热室储热。

燃烧时，低温瓦斯从瓦斯进口流入，经过低温换向阀进入第二蓄热室，与蓄热材料进行换热，温度升高后再经过高温换向阀进入再热室，与从燃烧室出来的部分高温烟气换热进行再热，温度进一步升高后进入燃烧室燃烧。燃烧产生的高温烟气一部分进入再热室对进入燃烧室前的瓦斯进行再热，另一部分通过高温阀进入第一蓄热室，将热量存储在蓄热材料中，换热降温后的烟气经过低温换向阀从低温烟气出口流出系统。当第二蓄热室温度下降到一定值和第一蓄热室温度上升到一定值，切换高温换向阀和低温换向阀的方向，低温瓦斯在第一蓄热室中进行换热，高温烟气在第二蓄热室中进行蓄热。通过以上方法，在燃烧过程中不断同时切换高温换向阀和低温换向阀的方向，可实现对高温烟气的连续蓄热，以及对低温瓦斯连续预热和再热。

作为本发明的一种改进，所述的燃烧室为微通道催化燃烧室。通过微通道催化燃烧的方式，提高低浓度瓦斯的利用率并促进其充分燃烧。

作为本发明的一种改进，所述的燃烧室和再热室外部均敷设有低导热系数的保温层。可尽量减少与外部环境之间的换热。