一種循環式風排瓦斯回收發電系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種循環式風排瓦斯回收發電系統，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，再送入預熱室內經回熱器進行預熱，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膨脹做功，經傳動裝置帶動發電機機組發電，將透平排除的高溫煙氣通過預熱室內的回熱器回收一部分熱量，用于預熱下一循環的瓦斯氣體。此時，便完成一次風排瓦斯發電的循環。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種風排瓦斯的回收利用發電系統，尤其涉及一種循環式風排瓦斯的回收發電系統。
技術介紹
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，國外的研宄機構開展了煤礦通風瓦斯利用的開發與應用的研宄工作。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，就可以節省部分昂貴的主燃料。為了加快中國煤礦區煤層氣的開發利用，中國煤炭信息研宄院和美國環保局1994年共同創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“煤礦區煤層氣開發利用國際研討會”，1999年又達成了新的合作項目“煤礦區煤層氣市場開發”。項目的實施極大的促進了我國煤礦區煤層氣國際經濟與技術合作，促進了煤礦區煤層氣項目的建立和實施，同時也為煤礦區煤層氣產業化打下了良好的基礎。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“陽泉礦區煤層氣開發示范項目”和“晉城礦區煤層氣發電項目”。在煤礦乏風氧化利用方面，最近國內開始急劇升溫，安徽的淮南、河南的鶴壁、平頂山等煤業集團正積極引進國外技術處理利用煤礦乏風，但由于技術原因，至今還沒有形成產業。主要的技術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運行。而本系統是基于“一種風排瓦斯回收發電系統，專利號ZL.201420253686.0”改進后的系統，原系統采用的回收余熱利用裝置回熱率較低，該系統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，從而使整個系統的能源利用率提高，該系統不但能夠依靠自身的回熱裝置來推動系統的運行，還能夠額外供電。
技術實現思路
本技術所要解決的問題是提供一種能夠提高風排瓦斯發電量的系統。本技術所采用的技術方案是:該循環式風排瓦斯回收發電系統，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電機組連接；所述回熱器的出氣口接外界空氣。系統運行的過程: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除雜，在除濕器內除濕，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經回熱器進行預熱，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膨脹做功，經傳動裝置帶動發電機機組發電，將透平排除的高溫煙氣通過預熱室內的回熱器回收一部分熱量，用于預熱下一循環的瓦斯氣體。此時，便完成一次風排瓦斯發電的循環。所述瓦斯混合箱內部布置旋流器；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；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。如果顯示的濃度數據小于該范圍，那么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。本技術具有的優點和積極效果是:該系統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，從而使整個系統的能源利用率提高，該系統不但能夠依靠自身的回熱裝置來推動系統的運行，還能夠額外供電。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。【附圖說明】圖1是本技術系統示意圖。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-發電機組?！揪唧w實施方式】下面結合附圖與具體實施例對本技術進行詳細說明。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)內除雜，在除濕器(7)內除濕，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)內經回熱器(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)內膨脹做功，經傳動裝置(19)帶動發電機組(20)發電，將透平(15)排除的高溫尾氣(16)通過保溫管道送到預熱室(11)內的回熱器(17)回收一部分熱量，用于預熱下一循環的壓縮后瓦斯氣體(10)。此時，便完成一次風排瓦斯發電的循環?！局鳈囗棥?.一種循環式風排瓦斯回收發電系統，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)與發電機組(20)連接；所述回熱器(17)的出氣口接外界空氣。2.如權利要求1所述循環式風排瓦斯回收發電系統，其特征在于:所述預熱室(11)內部布置回熱器(17)。3.如權利要求1所述循環式風排瓦斯回收發電系統，其特征在于:所述催化燃燒室(12)內部布置整體為蜂窩狀陶瓷基體(13)。【專利摘要】本技術公開了一種循環式風排瓦斯回收發電系統，包括瓦斯混本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種循環式風排瓦斯回收發電系統，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)與發電機組(20)連接；所述回熱器(17)的出氣口接外界空氣。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高飛，高盼軍，周燦，陳婕，楊鋒，董長帥，耿敬娟，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：新型
國別省市：安徽;34