一種循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種風排瓦斯的回收利用發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及一種循環(huán)式風排瓦斯的回收發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從20世紀90年代開始，為了減少溫室氣體排放量和利用潔凈能源，國外的研宄機構(gòu)開展了煤礦通風瓦斯利用的開發(fā)與應(yīng)用的研宄工作。美國能源部曾在1995年對低濃度瓦斯作為燃料的燃氣輪機進行研宄。美國的西北燃料公司曾研宄開發(fā)小型(225kW)天然氣燃氣輪機，利用礦井乏風作為燃燒氣體進行發(fā)電。這是一種將通風瓦斯作為輔助燃料的燃氣輪機，通過壓縮機將燃燒空氣泵入燃氣輪機的燃燒室，含低濃度甲烷的壓縮空氣與主燃料在燃燒室點燃。如果燃燒空氣中含有可以利用的燃料，就可以節(jié)省部分昂貴的主燃料。
[0003]為了加快中國煤礦區(qū)煤層氣的開發(fā)利用，中國煤炭信息研宄院和美國環(huán)保局1994年共同創(chuàng)建了中國煤層氣信息中心，1998年11月煤層氣信息中心組織召開“煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用國際研討會”，1999年又達成了新的合作項目“煤礦區(qū)煤層氣市場開發(fā)”。項目的實施極大的促進了我國煤礦區(qū)煤層氣國際經(jīng)濟與技術(shù)合作，促進了煤礦區(qū)煤層氣項目的建立和實施，同時也為煤礦區(qū)煤層氣產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。從2001年開始，中國和美國及澳大利亞一起合作開展了亞行援助項目“陽泉礦區(qū)煤層氣開發(fā)示范項目”和“晉城礦區(qū)煤層氣發(fā)電項目”。在煤礦乏風氧化利用方面，最近國內(nèi)開始急劇升溫，安徽的淮南、河南的鶴壁、平頂山等煤業(yè)集團正積極引進國外技術(shù)處理利用煤礦乏風，但由于技術(shù)原因，至今還沒有形成產(chǎn)業(yè)。
[0004]主要的技術(shù)難題是目前風排瓦斯的回收利用率太低，而且還需要額外供能才能推動系統(tǒng)運行。而本系統(tǒng)是基于“一種風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，專利號ZL.201420253686.0”改進后的系統(tǒng)，原系統(tǒng)采用的回收余熱利用裝置回熱率較低，該系統(tǒng)就能很好地彌補這一缺點，通過裝置的改進可以極大地提高回熱率，從而使整個系統(tǒng)的能源利用率提高，該系統(tǒng)不但能夠依靠自身的回熱裝置來推動系統(tǒng)的運行，還能夠額外供電。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的問題是提供一種能夠提高風排瓦斯發(fā)電量的系統(tǒng)。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:該循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括瓦斯混合箱、除塵器、除濕器、壓氣機、預熱室、催化燃燒室、蜂窩狀陶瓷基體、透平、回熱器、傳動裝置、發(fā)電機組、管路，所述瓦斯混合箱的一端通過管路與除塵器的一端相連；所述除塵器的一端通過管路與除濕器的一端相連；所述除濕器的另一端通過管路與壓氣機一端相連；所述壓氣機的另一端通過管路與預熱室進氣口相連；所述預熱室內(nèi)部布置回熱器，其出氣口通過管路與催化燃燒室進氣口相通；所述催化燃燒室內(nèi)部布置整體為蜂窩狀陶瓷基體，其出氣口通過管路與透平進氣口相通；所述透平為徑流式燃氣透平，其煙氣出口通過管路與回熱器的進氣口相連，同時透平還通過傳動裝置與發(fā)電機組連接；所述回熱器的出氣口接外界空氣。系統(tǒng)運行的過程:首先對濃度低于1%的風排瓦斯與礦井抽取濃度為30%?95%的高濃度瓦斯在瓦斯混合箱內(nèi)混合成濃度為2%?3%的瓦斯作為燃料，再對混合后的瓦斯氣體進行在除塵器內(nèi)除雜，在除濕器內(nèi)除濕，然后將其送入壓氣機壓縮至2?3個大氣壓，再將壓縮后的高壓氣體送入預熱室內(nèi)經(jīng)回熱器進行預熱，將預熱后的氣體送入催化燃燒室進行催化無焰燃燒，利用燃燒后的高溫高壓的燃氣直接在燃氣透平內(nèi)膨脹做功，經(jīng)傳動裝置帶動發(fā)電機機組發(fā)電，將透平排除的高溫煙氣通過預熱室內(nèi)的回熱器回收一部分熱量，用于預熱下一循環(huán)的瓦斯氣體。此時，便完成一次風排瓦斯發(fā)電的循環(huán)。
[0007]所述瓦斯混合箱內(nèi)部布置旋流器；內(nèi)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；后端放置瓦斯探測器。利用控制閥控制高、低濃度瓦斯的流量來控制瓦斯混合后的濃度。當兩股氣體進入混合箱時，混合箱內(nèi)部的旋流器主要的目的就是讓兩股氣體得到充分的混合，混合均勻后的氣體到達混合箱后部時，瓦斯探測器會及時地探測出瓦斯的濃度是否在2%?3%的范圍內(nèi)。如果顯示的濃度數(shù)據(jù)小于該范圍，那么系統(tǒng)會自動將高濃度瓦斯管道的控制閥開大；相反，則系統(tǒng)會自動將高濃度瓦斯管道的控制閥開小。從而可以確保瓦斯進入催化燃燒室的濃度是在2%?3%的范圍內(nèi)。
[0008]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:該系統(tǒng)就能很好地解決風排瓦斯利用率低的難題，通過裝置的改進可以極大地提高回熱率，從而使整個系統(tǒng)的能源利用率提高，該系統(tǒng)不但能夠依靠自身的回熱裝置來推動系統(tǒng)的運行，還能夠額外供電。因此，該風排瓦斯回收利用系統(tǒng)必將有力促進煤礦通風的積極性，對煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型系統(tǒng)示意圖。
[0010]其中:1_風排瓦斯氣體、2-高濃度瓦斯氣體、3-瓦斯混合箱、4-瓦斯探測器、5-混合后瓦斯氣體、6-除雜器、7-除濕器、8-潔凈瓦斯氣體、9-壓氣機、10-壓縮后瓦斯氣體、11-預熱室、12-催化燃燒室、13-蜂窩狀陶瓷基體、14-高溫高壓煙氣、15-徑流式燃氣透平、16-透平尾氣、17-回熱器、18-低溫煙氣、19-傳動裝置、20-發(fā)電機組。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0012]如圖1所示，首先對濃度低于1%的風排瓦斯氣體(I)與礦井抽取濃度為30%?95%的高濃度瓦斯氣體(2)在瓦斯混合箱(3)內(nèi)混合成濃度為2%?3%的瓦斯作為燃料，再對混合后的瓦斯氣體(5)進行在除塵器(6)內(nèi)除雜，在除濕器(7)內(nèi)除濕，然后將潔凈瓦斯氣體(8)送入壓氣機(9)壓縮至2?3個大氣壓，再將壓縮后的瓦斯氣體(10)送入預熱室(11)內(nèi)經(jīng)回熱器(17)進行預熱，將預熱后的氣體送入催化燃燒室(12)進行催化無焰燃燒，利用燃燒后的高溫高壓的燃氣(14)直接在燃氣透平(15)內(nèi)膨脹做功，經(jīng)傳動裝置(19)帶動發(fā)電機組(20)發(fā)電，將透平(15)排除的高溫尾氣(16)通過保溫管道送到預熱室(11)內(nèi)的回熱器(17)回收一部分熱量，用于預熱下一循環(huán)的壓縮后瓦斯氣體(10)。此時，便完成一次風排瓦斯發(fā)電的循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括瓦斯混合箱(3)、除塵器(6)、除濕器(7)、壓氣機(9)、預熱室(11)、催化燃燒室(12)、蜂窩狀陶瓷基體(13)、透平(15)、回熱器(17)、傳動裝置(19)、發(fā)電機組(20)、管路，其特征在于:所述瓦斯混合箱(3)的一端通過管路與除塵器(6)的一端相連；所述除塵器(6)的一端通過管路與除濕器(7)的一端相連；所述除濕器(7)的另一端通過管路與壓氣機(9) 一端相連；所述壓氣機(9)的另一端通過管路與預熱室(11)進氣口相連；所述預熱室(11)出氣口通過管路與催化燃燒室(12)進氣口相通；所述催化燃燒室(12)出氣口通過管路與透平(15)進氣口相通；所述透平(15)為徑流式燃氣透平(15)，其煙氣出口通過管路與回熱器(17)的進氣口相連，同時透平(15)還通過傳動裝置(19)與發(fā)電機組(20)連接；所述回熱器(17)的出氣口接外界空氣。
2.如權(quán)利要求1所述循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述預熱室(11)內(nèi)部布置回熱器(17)。
3.如權(quán)利要求1所述循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述催化燃燒室(12)內(nèi)部布置整體為蜂窩狀陶瓷基體(13)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種循環(huán)式風排瓦斯回收發(fā)電系統(tǒng)，包括瓦斯混合箱、除塵器、除濕器、壓氣機、預熱室、催化燃燒室、蜂窩狀陶瓷基體、透平、回熱器、傳動裝置、發(fā)電機組、管路。首先對風排瓦斯與礦井抽取的高濃度瓦斯在瓦斯混合箱內(nèi)混合成濃度為2％～3％的瓦斯作為燃料，再對混合后的瓦斯氣體進行除雜、除濕，然后將其送入壓氣機壓縮，再送入預熱室內(nèi)經(jīng)回熱器進行預熱，將預熱后的氣體送入催化燃燒室進行催化無焰燃燒，利用燃燒后的高溫高壓的燃氣直接在燃氣透平內(nèi)膨脹做功，經(jīng)傳動裝置帶動發(fā)電機機組發(fā)電，將透平排除的高溫煙氣通過預熱室內(nèi)的回熱器回收一部分熱量，用于預熱下一循環(huán)的瓦斯氣體。此時，便完成一次風排瓦斯發(fā)電的循環(huán)。
【IPC分類】F02C7-22, F02C6-00, F02C7-224, F02C3-22
【公開號】CN204402668
【申請?zhí)枴緾N201520065385
【發(fā)明人】高飛, 高盼軍, 周燦, 陳婕, 楊鋒, 董長帥, 耿敬娟
【申請人】安徽理工大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月29日