[发明专利]一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO2

说明书

一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO₂热电联产系统，包括：混合燃烧炉，实现煤泥和回风瓦斯在其中的混合燃烧，产生热能；SCO₂动力发电装置，吸收混合燃烧炉产生的热能，并将其转化为机械能驱动发电机输出电能；TCO₂热泵装置，利用SCO₂动力发电装置排出的低品位热能，产生高温热能；煤炭烘干装置，利用TCO₂热泵装置的高温热能，去除煤炭中的水分。本发明能够回用煤矿产生的大量废弃低浓度瓦斯和煤泥，为煤矿作业提供电力和热能供应，促进煤炭清洁、节能开采，提高了一次能源的利用效率，减少了环境污染，且该系统具有结构紧凑，能量转化率高，工质环保等优点。

技术领域

本发明属于节能减排技术领域，涉及一种超临界CO₂热电联产系统，特别涉及一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO₂热电联产系统。

背景技术

煤炭依然是当前世界主要的一次能源之一，煤炭生产过程中会产生大量含低浓度甲烷的回风瓦斯以及高水、高灰的低热值煤泥。这两种副产物的工业利用价值低，通常采用直接排弃的处理方式，造成了能源浪费和环境污染。因此，实现回风瓦斯和煤泥的有效回收利用，对提高煤炭能源利用率和缓解环境污染具有重要的意义。

供电和供热是煤矿生产的必要需求，当前煤矿生产供电主要靠电网，难以满足煤矿对供电可靠性、供电质量和供电经济性的高要求。另外，当前煤矿生产供热主要靠区域锅炉房，系统能耗高，污染严重。而回风瓦斯甲烷浓度低 (0-1％)，煤泥热值低(8.37～18.84MJ/kg)，两者单独利用的工业价值极低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，煤矿生产对电能和热能的需求，实现节能减排，本发明的目的在于提供一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界 CO₂热电联产系统，将SCO₂布雷顿循环与TCO₂朗肯循环有机结合，实现了一套系统两种功能(供电和供热)，通过SCO₂布雷顿循环将热能高效的转化为电能，并以TCO₂朗肯循环为底循环，使得SCO₂布雷顿循环排放的低品位热能的温度显著提升，满足煤矿生产对高温热源的需求。该系统循环以CO₂为工质，具有卓越的热物理性质和环境友好性，能源转化效率高，系统部件结构紧凑，具有良好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用矿井回风瓦斯和煤泥低值热能的超临界CO₂热电联产系统，包括：

混合燃烧炉3，实现煤泥和回风瓦斯在其中的混合燃烧，产生热能；

SCO₂动力发电装置，吸收混合燃烧炉3产生的热能，并将其转化为机械能驱动发电机6输出电能；

TCO₂热泵装置，利用SCO₂动力发电装置排出的低品位热能，产生高温热能；

煤炭烘干装置10，利用TCO₂热泵装置的高温热能，去除煤炭中的水分。

所述混合燃烧炉3配备有煤泥给料机1和鼓风机2，实现煤泥和回风瓦斯的自动供给，其中，所述鼓风机2布置在矿井排风管道支路中。