本發(fā)明涉及瓦斯蓄熱氧化，尤其涉及一種低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、長期以來，礦井排風(fēng)粉塵多、瓦斯?jié)舛鹊?、富集難、氣量大，利用技術(shù)難度較大，因此一般都直接排放大氣，極少被回收利用。然而瓦斯的全球變暖潛勢值(gwp)遠高于二氧化碳，溫室效應(yīng)約是二氧化碳的21倍，對臭氧層的破壞能力是二氧化碳的7倍。礦井風(fēng)排瓦斯長期排空，不僅造成了能源的嚴重浪費也對環(huán)境有著嚴重的污染。瓦斯的蓄熱氧化燃燒技術(shù)可以使瓦斯達到近零排放，既可以利用其熱能，也解決了污染問題，有利于加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。

2、在相關(guān)技術(shù)中，現(xiàn)有的瓦斯蓄熱氧化裝置：第一，在瓦斯蓄熱氧化時需要保持高溫狀態(tài)，氣體流動方向頻繁切換,導(dǎo)致陶瓷蓄熱體的溫度出現(xiàn)頻繁變化,周期性地快速升高和降低數(shù)百℃，易出現(xiàn)安全事故；第二，在燃燒預(yù)熱過程中溫度較高，影響蓄熱體的壽命；第三，部分燃料不完全燃燒，會在蓄熱體內(nèi)二次燃燒從而損壞蓄熱體，每個瓦斯蓄熱氧化反應(yīng)器中有幾十立方米蓄熱體，更換蓄熱體會形成大量固廢；第四，蓄熱體體積大、重量重，多為單層布置，占用空間大；第五，僅利用氧化后的中溫?zé)煔鈱⒂绊懶顭嵝Ч?、供熱效果和余熱利用率?/p>

3、因此，相關(guān)技術(shù)中的瓦斯蓄熱氧化裝置存在安全性低、蓄熱體壽命短、瓦斯燃燒不充分損壞蓄熱體導(dǎo)致產(chǎn)生的固廢多、蓄熱體體積大導(dǎo)致空間利用率低、蓄熱效果差等技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化系統(tǒng)及其方法，用以解決上述背景技術(shù)中提到的安全性低、蓄熱體壽命短、瓦斯燃燒不充分、產(chǎn)生的固廢多、蓄熱體體積大導(dǎo)致空間利用率低、蓄熱效果差等至少一個問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化系統(tǒng)，包括：

4、熱管交換器，所述熱管交換器包括冷凝段、蒸發(fā)段和絕熱段，所述冷凝段和所述蒸發(fā)段之間設(shè)有所述絕熱段；

5、蓄熱裝置，所述蓄熱裝置包括蓄熱體和導(dǎo)熱組件，所述蓄熱體的瓦斯進口與所述冷凝段的瓦斯出口連接，所述導(dǎo)熱組件穿設(shè)于所述蓄熱體上；

6、燃燒室，所述燃燒室的瓦斯進口與所述蓄熱體的瓦斯出口連接，所述燃燒室內(nèi)設(shè)有點火裝置；

7、過熱器，所述過熱器與所述導(dǎo)熱組件連接，所述過熱器的煙氣進口與所述燃燒室的煙氣出口連接，所述過熱器的煙氣出口與所述蒸發(fā)段的煙氣進口連接，所述過熱器上設(shè)有過熱蒸汽出口；

8、余熱回收裝置，所述余熱回收裝置的煙氣進口與所述蒸發(fā)段的煙氣出口連接，所述余熱回收裝置的蒸汽出口與所述過熱器的蒸汽進口連接，所述余熱回收裝置上設(shè)有出水口；

9、其中，所述冷凝段和所述蓄熱體連通構(gòu)成低濃度礦井排風(fēng)瓦斯的瓦斯通道，所述燃燒室、所述過熱器、所述蒸發(fā)段和所述余熱回收裝置依次連通構(gòu)成低濃度礦井排風(fēng)瓦斯氧化或燃燒為煙氣后的煙氣通道，所述蓄熱體用于對瓦斯進行蓄熱升溫及氧化，所述導(dǎo)熱組件用于對燃燒或氧化后的煙氣進行熱量回收，所述過熱蒸汽出口用于為高溫蒸汽用戶供熱，所述出水口用于為低溫?zé)嵊脩艄帷?/p>

10、可選的，所述導(dǎo)熱組件包括導(dǎo)熱板和多個導(dǎo)熱棒，所述導(dǎo)熱板的一側(cè)鋪設(shè)于所述蓄熱體的外側(cè)璧上，所述導(dǎo)熱板的另一側(cè)鋪設(shè)于所述過熱器上，多個所述導(dǎo)熱棒的一端沿著所述蓄熱體內(nèi)瓦斯流動的正向間隔的穿設(shè)于所述蓄熱體內(nèi)，多個所述導(dǎo)熱棒的另一端沿著所述過熱器內(nèi)煙氣流動的逆向間隔的設(shè)于所述導(dǎo)熱板上。

11、可選的，所述蓄熱體包括蓄熱段和氧化段，所述蓄熱段的瓦斯進口與所述冷凝段的瓦斯出口連接，所述氧化段的瓦斯出口與所述燃燒室的瓦斯進口連接，所述蓄熱段與所述氧化段連通，所述導(dǎo)熱組件穿設(shè)于所述蓄熱段上。

12、可選的，所述蓄熱體為蜂窩陶瓷蓄熱體，所述蜂窩陶瓷蓄熱體內(nèi)設(shè)有平行的多個通孔，多個所述通孔的一端構(gòu)成所述蜂窩陶瓷蓄熱體的瓦斯進口，多個所述通孔的另一端構(gòu)成所述蜂窩陶瓷蓄熱體的瓦斯出口。

13、可選的，所述余熱回收裝置包括余熱鍋爐和煙氣余熱回收器，所述余熱鍋爐的煙氣進口與所述蒸發(fā)段的煙氣出口連接，所述余熱鍋爐的煙氣出口與所述煙氣余熱回收器的煙氣進口連接，所述余熱鍋爐的蒸汽出口與所述過熱器的蒸汽進口連接，所述煙氣余熱回收器上設(shè)有所述出水口。

14、可選的，所述余熱鍋爐上設(shè)有水回收進口，所述水回收進口與所述過熱蒸汽出口連通。

15、可選的，還包括煙囪，所述煙囪的煙氣進口與所述煙氣余熱回收器的煙氣出口連接。

16、可選的，還包括乏風(fēng)瓦斯摻混裝置和風(fēng)機，所述乏風(fēng)瓦斯摻混裝置的瓦斯出口與所述冷凝段的瓦斯進口之間設(shè)有風(fēng)道，所述風(fēng)道內(nèi)設(shè)有所述風(fēng)機。

17、可選的，還包括多個溫壓一體變送器、線纜和可編程邏輯控制器，所述冷凝段、所述蒸發(fā)段、所述蓄熱體、所述燃燒室和所述過熱器上均穿設(shè)有所述溫壓一體變送器，所述可編程邏輯控制器與多個所述溫壓一體變送器之間、所述可編程邏輯控制器與所述點火裝置之間均通過所述線纜連接。

18、一種低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化方法，利用上述任一項實施例提供的低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化系統(tǒng)，包括：

19、利用所述點火裝置對流入所述燃燒室內(nèi)瓦斯進行點燃，使得燃燒過后的瓦斯變?yōu)楦邷責(zé)煔猓?/p>

20、利用所述導(dǎo)熱組件、所述過熱器和所述蒸發(fā)段對高溫?zé)煔膺M行熱回收，使得所述高溫?zé)煔庾優(yōu)橹袦責(zé)煔猓?/p>

21、利用所述冷凝段與所述蒸發(fā)段進行熱交換，使得繼續(xù)流入所述冷凝段的瓦斯變?yōu)橹袦赝咚梗?/p>

22、利用所述蓄熱體與所述導(dǎo)熱組件進行熱交換，使得繼續(xù)流入所述蓄熱體的中溫瓦斯蓄熱升溫為高溫瓦斯，并使得高溫瓦斯氧化為高溫?zé)煔猓?/p>

23、利用所述余熱回收裝置對中溫?zé)煔膺M行余熱回收，使得中溫?zé)煔庾優(yōu)槭釤煔獠⑴懦觯鲇酂峄厥昭b置產(chǎn)生的低溫水通過所述出水口為低溫?zé)嵊脩艄幔?/p>

24、利用所述過熱器對所述余熱回收裝置產(chǎn)生的蒸汽進行升溫，使得蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽通過所述過熱蒸汽出口為高溫蒸汽用戶供熱。

25、本發(fā)明的有益效果是：

26、本發(fā)明的低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中安全性低、蓄熱體壽命短、瓦斯燃燒不充分損壞蓄熱體導(dǎo)致產(chǎn)生的固廢多、蓄熱體體積大導(dǎo)致空間利用率低、蓄熱效果差等技術(shù)問題，實現(xiàn)有益效果：1)采用直通通風(fēng)方式，杜絕了因切換風(fēng)道導(dǎo)致的安全事故；2)采用熱管式換熱器提取瓦斯氧化燃燒后段的煙氣余熱，為排風(fēng)瓦斯進行蓄熱氧化前的預(yù)熱；3)采用導(dǎo)熱棒和導(dǎo)熱板，對蓄熱體進行漸進式的蓄熱升溫；4)在煙道內(nèi)增設(shè)過熱器，回收瓦斯氧化燃燒后的高溫?zé)煔庥酂幔靡约訜嵊酂峄厥昭b置產(chǎn)生的蒸汽，使其變?yōu)檫^熱蒸汽；5)利用余熱回收裝置對中溫?zé)煔饧暗蜏責(zé)煔獾挠酂徇M行回收，實現(xiàn)熱量的梯級利用。

27、本發(fā)明的低濃度礦井排風(fēng)瓦斯蓄熱氧化方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中蓄熱步驟繁瑣易造成瓦斯爆炸事故的技術(shù)問題，實現(xiàn)有益效果：1)利用熱管技術(shù)、導(dǎo)熱棒及導(dǎo)熱板提取瓦斯燃燒后的熱量，并與蜂窩陶瓷蓄熱體耦合對低濃度瓦斯進行預(yù)熱、蓄熱、氧化處理，使其多級升溫提高氧化燃燒效率；2)通過多換熱器耦合利用提取瓦斯燃燒熱，實現(xiàn)熱量的高效利用、充分回收和瓦斯的近零排放，減少安全事故的產(chǎn)生，實現(xiàn)能源利用、環(huán)境保護、安全運行三位一體的瓦斯蓄熱氧化工藝。