[发明专利]一种基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统

说明书

本发明为一种基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，包括瓦斯氧化装置、固体蓄热装置、混风器、换热器、风机和烟囱，其中按照瓦斯氧化装置、固体蓄热装置、混风器、换热器、风机和烟囱的顺序通过风管连接形成第一连接线路；按照固体蓄热装置、混风器、换热器和风机的顺序通过风管顺次连接形成第二连接循环线路。本发明可解决因瓦斯流量变化而导致瓦斯氧化装置的供热负荷波动的问题，改善供热效果，促进瓦斯氧化装置在煤矿中的广泛应用，提升煤矿经济效益和竞争力。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯利用技术领域，特别是涉及一种基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统。

背景技术

煤矿瓦斯（又称煤层气）是指储集在煤层中的非常规天然气（主要成分是甲烷）。瓦斯浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。瓦斯排放到大气中，温室效应为二氧化碳的21倍，是主要的工业排放温室气体之一。

煤矿瓦斯按产生方式分为风排瓦斯（也称“通风瓦斯”或“乏风”）和抽排瓦斯两种。其中，风排瓦斯的甲烷含量极低，一般为0.2%—0.6%，占总量的83%。抽排瓦斯按浓度又分为高浓度瓦斯（甲烷含量≥30%）和低浓度瓦斯（甲烷含量30%）。按相关规定，抽排瓦斯利用时浓度不得低于30%，但目前多数煤矿抽排瓦斯的甲烷浓度只有25%左右，达不到直接利用的要求，不得不排入大气中。瓦斯排放的背后，是能源的巨大浪费与对环境的破坏。

在环保要求日益严格的背景下，不符合标准的燃煤锅炉被禁用，煤矿企业也被要求尽快替代燃煤锅炉。但天然气、甲醇、柴油锅炉和电直热等价格偏高，利用这些能源替代燃煤锅炉无疑会提高煤矿生产成本，降低竞争力。与此同时，低浓度瓦斯和风排瓦斯作为煤矿自有的可用能源却白白浪费，没有得到有效利用。

瓦斯氧化装置是一种可以对低浓度和风排瓦斯所含能量进行有效利用的节能减排设备，其工作原理是把煤矿泵站的抽排瓦斯掺混到空气或乏风中，导入到蓄热式高温氧化装置。低浓度甲烷在高温反应腔中瞬间无火焰地氧化为水和二氧化碳，并释放出巨大氧化热。热能的小部分用于维持反应温度，大部分热能可以被导出到余热锅炉为煤矿提供蒸汽/热水/热风，以满足洗浴、供暖、井筒防冻等需求。

然而煤矿中瓦斯流量随季节和气温变化波动较大，导致瓦斯氧化装置的热能在利用过程中出现间歇性和波动性的特点，影响其正常使用。从而使瓦斯氧化装置在煤矿中的推广应用受阻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，解决因瓦斯流量变化而导致瓦斯氧化装置的供热负荷波动的问题，改善供热效果，促进瓦斯氧化装置在煤矿中的广泛应用，提升煤矿经济效益和竞争力。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，包括瓦斯氧化装置、固体蓄热装置、混风器、换热器、风机和烟囱，其中按照瓦斯氧化装置、固体蓄热装置、混风器、换热器、风机和烟囱的顺序通过风管连接形成第一连接线路；按照固体蓄热装置、混风器、换热器和风机的顺序通过风管顺次连接形成第二连接循环线路。

进一步地，所述的基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，第一连接线路中瓦斯氧化装置与固体蓄热装置连接的风管上设置有第一阀门和第二阀门，风机与烟囱连接的风管上设置第四阀门。

更进一步地，所述的基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，风机与第四阀门之间的风管上通过第一支路管道与第一阀门和第二阀门之间的风管连通，第一支路管道上设置第六阀门，形成固体蓄热装置、混风器、换热器和风机顺次连接的第二连接循环线路。

更进一步地，所述的基于固体蓄热装置的煤矿瓦斯氧化热利用系统，第一阀门和第二阀门之间的风管上通过第二支路管道与混风器连接，第二支路管道上设置第三阀门。