一種風排瓦斯回收發電系統的製作方法
2023-09-20 06:28:35 1
一種風排瓦斯回收發電系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風排瓦斯回收發電系統，包括除塵器、除溼器、高低濃度瓦斯混合箱、燃氣輪機等部件組成。系統的整個過程是首先對風井排出瓦斯進行除雜、除溼後，再利用該濃度在0.5％～1％的低濃度瓦斯與礦井抽取的濃度在30％～95％除雜後的高濃度瓦斯混合成濃度為2％～3％的瓦斯作為燃料，將其送入壓氣機壓縮後，然後經過催化燃燒室進行催化燃燒，利用燃燒後的高溫高壓的燃氣直接在燃氣透平內膨脹做功，帶動發電機發電，將高溫燃氣通過回熱器回收一部分熱量，用其加熱壓氣機壓縮過的燃氣，再送入催化燃燒室進行燃燒，完成燃氣輪機的一個循環。從而來實現風排瓦斯的回收發電。
【專利說明】—種風排瓦斯回收發電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風排瓦斯的回收利用，尤其涉及一種風排瓦斯的回收發電。
【背景技術】
[0002]瓦斯是礦井的有害氣體，具有燃燒、爆炸和突出危險性，嚴重地威脅著煤礦的安全生產。瓦斯的危害除了會造成爆炸事故外，還有對環境造成汙染。目前，全世界因煤礦開採每年排入大氣中的甲烷總量為3000萬噸，其中70% (中國則為90% )來自甲烷濃度低於1%的礦井迴風流中。我國《煤礦安全規程》規定:煤層氣利用其甲烷濃度不能低於30%，而輸入天然氣管道則要求濃度大於95%，一些化工廠生產要求其濃度也比較高。但是為了生產安全，即使達不到利用濃度，也要抽放。而在生產過程中，隨礦井通風排放的瓦斯中甲烷含量就更低了，最大也不能超過I %。
[0003]我國煤礦開採中，每年通過乏風排出的純甲烷在100?150億m3之間。一個高瓦斯礦區百萬噸產量的礦井，每分鐘乏風量在5000?1000m3之間，每分鐘通過乏風排出純甲烷就是25m3?50m3，每年排出的純甲烷就是1000?2000萬m3。將甲烷直接排放到大氣中，一方面造成了有限的不可再生資源的嚴重浪費，僅每年從煤礦迴風流中釋放的瓦斯其低位發熱量相當於3370萬噸標準煤的低位發熱量；另一方面，加劇了大氣汙染，加劇了溫室效應。甲烷的溫室效應是CO2的24倍之多。因此，合理回收利用迴風流中瓦斯具有節能和環保雙重意義。
[0004]低濃度瓦斯的利用越來越引起各國政府的重視。甲烷濃度低於2%的礦井瓦斯稱為超低濃度瓦斯，由於熱值極低，在利用時有很大的困難。本實用新型的目的是回收利用風井中排出的濃度低於I %的超低濃度瓦斯。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的問題是提供一種回收利用風井中排出濃度低於1%的超低濃度瓦斯。
[0006]本實用新型所採用的技術方案是:該風排瓦斯回收發電系統，包括溼式除塵風機、除溼器、高低濃度瓦斯混合箱、燃氣輪機、齒輪組、發電機，所述除溼器由依次固定在圓柱形通道內部的旋流器和脫水桶構成；所述溼式除塵風機一端與靠近旋流器的除溼器端連接，另一端與風排瓦斯管道直接相連；所述高低濃度瓦斯混合箱一端即與除溼器的另一端連接，又與高濃度瓦斯管道連接，另一端與燃氣輪機的離心式壓縮機連接；所述燃氣輪機依次由離心式壓縮機、回熱器、催化加熱啟動裝置、催化燃燒室、徑流式透平連接構成；所述齒輪組一端與徑流式透平連接，另一端與發電機連接。系統的整個過程:首先對風井排出瓦斯進行除雜、除溼等步驟後，再利用該濃度為0.5%?1%的瓦斯與礦井抽取濃度為30%?95%除雜後的高濃度瓦斯混合成濃度為2%?3%的瓦斯作為燃料，將其送入壓氣機壓縮後，然後經過催化燃燒室進行催化燃燒，利用燃燒後的高溫高壓的燃氣直接在燃氣透平內膨脹做功，帶動發電機發電，將高溫燃氣通過回熱器回收一部分熱量，用其加熱壓氣機壓縮過的燃氣，再送入催化燃燒室進行燃燒，完成燃氣輪機的循環。從而來實現風排瓦斯的回收利用。
[0007]該系統所採用的除塵裝置是溼式除塵風機，它由礦用通風機與溼式振弦捕塵器組成。含塵空氣被除塵風機吸入後，經過溼式振弦捕塵器將粉塵捕獲，就地除塵淨化，除塵淨化後的氣流從捕塵器出風口排出，達到淨化風流的目的。經過淨化的低濃度瓦斯氣體再通過旋流器和脫水桶將瓦斯氣體中的水分脫離出來，起到除溼作用。
[0008]該系統所採用的增加瓦斯濃度的裝置是高低濃度瓦斯混合箱，其結構示意圖見圖1。瓦斯混合箱的頂上部位放置一個與混合箱內部相隔離的電機；內部中間位置放置一個小功率的風扇；前端分別接高、低濃度的瓦斯氣體管道，且管道上面都有控制流量的閥門；後端放置瓦斯探測器。該裝置的工作原理是利用控制閥控制高、低濃度瓦斯的流量來控制瓦斯混合後的濃度。當兩股高、低濃度的瓦斯氣體進入混合箱時，混合箱內部的小功率風扇轉動，使兩股氣體得到充分的混合，混合均勻後的氣體到達混合箱後部時，瓦斯探測器會及時地探測出瓦斯的濃度是否在3%?5%的範圍內。如果顯示的濃度數據小於該範圍，那麼系統會自動將高濃度瓦斯管道的控制閥開大；相反，則系統會自動將低濃度瓦斯管道的控制閥開大。從而可以確保瓦斯進入催化燃燒室的濃度是在3%?5%的範圍內。
[0009]該系統所採用的瓦斯利用裝置是燃氣輪機，其原理示意圖見圖2。燃用低濃度瓦斯的燃氣輪機主要包括過濾器、離心式壓氣機、回熱器、催化燃燒室、徑流式透平以及一套啟動燃燒系統，若要滿足發電需求還需要增加一套發電裝置。燃用低濃度瓦斯的燃氣輪機的運行原理為:相對穩定濃度的瓦斯氣體進入壓氣機被壓縮到2?3個大氣壓，同時溫度升高。被壓縮的燃氣進入到回熱器中，利用上一循環透平排出的高溫煙氣所產生的餘熱進行加熱，加熱後再進入燃燒室，在內置的蜂窩狀催化燃燒室內發生催化反應，溫度升高，生成高溫高壓的煙氣。高溫高壓的煙氣繼續進入透平膨脹做功，來帶動發電機發電。最後排出的煙氣經過回熱器，利用它的餘熱加熱被壓氣機壓縮的燃氣。此時便完成了一個循環。
[0010]本實用新型具有的優點和積極效果是:本實用新型一種風排瓦斯回收發電系統可以有效地利用煤礦乏風，實現清潔排放，獲取減排和節能收益，改變煤礦通風只支出沒有效益的局面，既達到了通風的目的，又能獲取了經濟效益。因此，該風排瓦斯回收利用系統必將有力促進煤礦通風的積極性，對煤礦安全生產具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是瓦斯混合箱結構示意圖；
[0012]圖2是燃氣輪機原理示意圖；
[0013]圖3是風排瓦斯回收發電系統示意圖。
[0014]其中:1_風排瓦斯管道、2-溼式除塵風機、3-旋流器、4-脫水桶、5-排汙鬥、6-高濃度瓦斯管道、7-潔淨乏風、8-高低濃度瓦斯混合箱、9-瓦斯探測器、10-穩定濃度的瓦斯氣體、11-離心式壓縮機、12-回熱器、13-催化加熱啟動裝置、14-催化燃燒室、15-徑流式透平、16-高溫煙氣、17-齒輪組、18-發電機。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖與具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0016]如圖3所示，本實用新型所述的一種風排瓦斯回收發電系統包括溼式除塵風機2、除溼器(旋流器3、脫水桶4)、瓦斯混合箱8、燃氣輪機等部件組成。其中燃氣輪機包括離心式壓縮機11、回熱器12、催化燃燒室14、徑流式透平15以及一套啟動燃燒系統13，對於滿足發電需求還需要增加一套發電裝置18。系統的整個過程是首先對風井排出的瓦斯氣體通過風排瓦斯管道I依次送入溼式除塵風機2進行除塵、除溼器(旋流器3、脫水桶4)進行除溼，再利用除雜、除溼後的潔淨乏風7與礦井抽取的濃度在30%?95%除雜後的高濃度瓦斯在高低濃度瓦斯混合箱8內混合成濃度2%?3%的瓦斯作為燃料，再將其送入離心式壓縮機11壓縮到2?3個大氣壓，同時溫度升高。被壓縮的燃氣進入到回熱器12中，被通過上一循環透平15排出的高溫煙氣16所產生的餘熱加熱後進入催化燃燒室14，經過內置的蜂窩狀催化燃燒室14發生催化反應，溫度升高，生成高溫高壓的煙氣。高溫高壓的煙氣繼續進入透平15膨脹做功，來帶動發電機18發電。最後排出的煙氣經過回熱器12，利用它的餘熱加熱被壓氣機11壓縮的燃氣。此時便完成了一個循環。從而來實現風排瓦斯的回收發電。
【權利要求】
1.一種風排瓦斯回收發電系統，包括溼式除塵風機(2)、除溼器、高低濃度瓦斯混合箱(8)、燃氣輪機、齒輪組(17)、發電機(18)，其特徵在於:所述除溼器由依次固定在圓柱形通道內部的旋流器(3)和脫水桶(4)構成；所述溼式除塵風機(2) —端與靠近旋流器(3)的除溼器端連接，另一端與風排瓦斯(I)管道直接相連；所述高低濃度瓦斯混合箱(8) —端即與除溼器的另一端連接，又與高濃度瓦斯(6)管道連接，另一端與燃氣輪機的離心式壓縮機(11)連接；所述燃氣輪機依次由離心式壓縮機(11)、回熱器(12)、催化加熱啟動裝置(13)、催化燃燒室(14)、徑流式透平(15)連接構成；所述齒輪組(17) —端與徑流式透平(15)連接，另一端與發電機(18)連接。
2.如權利要求1所述風排瓦斯回收發電系統，其特徵在於:穩定濃度的瓦斯氣體(10)進入離心式壓縮機(11)被壓縮到2?3個範圍內的大氣壓。
3.如權利要求1所述風排瓦斯回收發電系統，其特徵在於:所述的高低濃度瓦斯混合箱(8)外部的頂上部位放置一個與混合箱內部相隔離電機，內部中間位置放置一個小功率的風扇，後端放置瓦斯探測器(9)。
【文檔編號】C10L3/10GK203925750SQ201420253686
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】高盼軍, 祝志強, 白典讓, 崔騰 申請人:安徽理工大學