一種瓦斯氧化裝置及其操作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種瓦斯氧化裝置及其操作方法。
【背景技術】
[0002]煤是一種重要的一次能源，在其形成的過程中伴隨產(chǎn)生了煤層氣，其主要成分為甲烷。煤層氣開采方式不同，其中甲烷含量會有顯著不同，主要分為三類:1、可通過地面鉆井進行開采的煤層氣，采出的煤礦瓦斯甲烷含量多大于80%的(約占煤礦總瓦斯量的1%)，其成份與天然氣接近。此類煤層氣應用相對簡單成熟。2、通過井下的瓦斯抽放系統(tǒng)以及地面的輸氣系統(tǒng)排出的瓦斯，采出的甲烷濃度范圍在3%-80%之間(約占總煤層氣量的15%左右，其中大部分的濃度低于30%)。濃度為3%-30%的中低濃度瓦斯?jié)舛葏^(qū)間和瓦斯爆炸濃度區(qū)間有較大重疊，其利用較少。3、通過煤礦通風系統(tǒng)排出的煤礦瓦斯，甲烷含量一般低于0.75%。為了保證生產(chǎn)安全，需在煤礦開采前通入大量空氣用來稀釋礦井內(nèi)的空氣，使其甲院濃度大幅降低，然后再排入大氣。這種被排放到大氣中的甲烷濃度低于1%的氣體，被稱為煤礦乏風或煤礦通風瓦斯。據(jù)有關統(tǒng)計，我國每年排放的煤層氣量大約為190億m3，為世界第一，是西氣東輸?shù)奶烊粴饬?20億m3的1.5倍以上，浪費了大量的能源。另外，甲烷的溫室效應是0)2的21倍，對臭氧的破壞能力是CO 2的7倍。如此巨大的排放量對環(huán)境危害極大。有效減排這部分污染并利用其中的能源，有十分重要的意義。
[0003]目前，對于甲烷濃度低于10%的礦井抽采瓦斯還沒有合適的處理利用方法，絕大部分都直接排放到大氣中。只有極少部分煤礦將這部分瓦斯摻入乏風中，通過逆流氧化裝置(TFRR)進行氧化銷毀。這種銷毀方式環(huán)境效益明顯，但是由于濃度低，風量大，大量的熱量隨尾氣排走，能源利用效率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種運行穩(wěn)定，熱利用率高的瓦斯氧化裝置及其操作方法。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種瓦斯氧化裝置，包括有一級濃度調(diào)節(jié)裝置、二級濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫煙氣利用系統(tǒng)，所述一級濃度調(diào)節(jié)裝置、二級濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫煙氣利用系統(tǒng)依次連接，所述一級濃度調(diào)節(jié)裝置包括有瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?、手動閥門、電動閥一和風機一，電動閥一根據(jù)濃度傳感器一傳過來的信號來自動調(diào)節(jié)開度，達到穩(wěn)定濃度的作用，所述二級濃度調(diào)節(jié)裝置包括有混氣罐、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫惋L機二，傳感器二的信號控制風機轉(zhuǎn)速，達到穩(wěn)定濃度的作用。
[0006]進一步的，所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕弧⑹謩娱y門和風機一依次連接，所述電動閥一接于手動閥門和風機一之間的新風或乏風管道上。
[0007]進一步的，所述進入一級濃度調(diào)節(jié)裝置的瓦斯的甲烷濃度為2%_30%、采用礦井乏風或新風稀釋抽采瓦斯，且在經(jīng)過一級濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)整為1.0%-6.0%。
[0008]進一步的，所述混氣罐與風機一、風機二、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫B接。
[0009]進一步的，在經(jīng)過二級濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)節(jié)為0.5%-3.0%。
[0010]進一步的，所述逆流氧化裝置包括有蓄熱床熱電偶、蓄熱體、燃燒室、燃燒室熱電偶、燃燒器、熱煙氣出口、裝置外殼及保溫層和防爆泄壓閥。
[0011]進一步的，所述燃燒室溫度為800-1100°C。
[0012]進一步的，所述燃燒室溫度為900-1000°C。
[0013]進一步的，所述高溫煙氣利用系統(tǒng)包括有煙氣管道、鍋爐、電動閥二、鍋爐引風機和燃燒室熱電偶。
[0014]本發(fā)明要解決的另一技術問題為提供一種瓦斯氧化裝置的操作方法，包括以下步驟:
1)首先啟動燃燒器對燃燒室和蓄熱體進行加熱，加熱過程中，開啟風機二，風量調(diào)節(jié)至正常運行風量的十分之一，再經(jīng)由設置在一級濃度調(diào)節(jié)裝置或二級濃度調(diào)節(jié)裝置與逆流氧化裝置之間的四通閥按一定的時間切換，使兩側(cè)蓄熱床上部的溫度被均勻的加熱到8000C -900 以上；
2)完成啟動加熱后，開啟風機一，通過濃度傳感器一監(jiān)測的瓦斯?jié)舛?，調(diào)整電動閥一的閥門開度，使?jié)舛日{(diào)整為2%-30%進入混氣罐與風機二引入的循環(huán)風混合成濃度0.5%-3.0%的瓦斯氣，瓦斯氣通過四通閥經(jīng)過左側(cè)蓄熱床蓄熱后進入燃燒空間進行氧化放熱，然后部分經(jīng)過右側(cè)蓄熱床放熱后，由風機二打回混氣罐與新瓦斯氣混合，風機二引風量的多少根據(jù)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫男盘栠M行調(diào)整，使?jié)舛缺３衷?.5%-3.0%左右，氧化后的部分熱煙氣出口進入鍋爐，根據(jù)燃燒室熱電偶的監(jiān)測的溫度值調(diào)整電動閥二的開度和鍋爐引風機的引風量，當溫度較高時，開啟電動閥二，使更多的熱量進入鍋爐，當溫度較低時，關小，保持氧化裝置的穩(wěn)定運行，當電動閥二已經(jīng)開到最大，而燃燒室溫度超溫，可打開電動閥三排出多余的熱量；
3)當右側(cè)蓄熱床排出的煙氣溫度達到一定值后，切換四通閥，使瓦斯氣從右側(cè)進，左側(cè)出，進入下一循環(huán)。
[0015]氧化系統(tǒng)工作原理:瓦斯經(jīng)過二級濃度調(diào)節(jié)后進入氧化裝置。在進入前，通過燃燒器或電加熱器先將氧化反應床加熱到至少800°C，然后停止加熱，讓低濃度瓦斯氣從下向上垂直地通過氧化反應床，當?shù)蜐舛韧咚箽馔ㄟ^第一個氧化反應床進入上方的燃燒室時，氣體中所含甲烷在瞬間被氧化，放出熱量，這些氧化熱加熱周圍環(huán)境中的氣體，被加熱的氣體進入到第二個氧化反應床時，使熱能被第二個氧化床吸收。根據(jù)低濃度瓦斯氣進口溫度和排氣溫度之差，調(diào)整氣體在塔內(nèi)的流動方向，使其交替逆流換向(左進右出，右進左出，交替變換)。當氧化反應所釋放的熱量超出維持氧化反應所需的熱量，這些氧化熱便通過高溫煙氣出口排出部分高溫煙氣進入到高溫煙氣利用系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通過一級濃度調(diào)節(jié)裝置將抽采瓦斯和空氣或礦井乏風混合，配置成較高濃度的瓦斯氣，再通過二級濃度調(diào)節(jié)裝置將經(jīng)一級濃度調(diào)節(jié)裝置的瓦斯氣與經(jīng)過氧化銷毀瓦斯系統(tǒng)的尾氣進行混合，配置成適合裝置氧化銷毀的濃度，氧化銷毀瓦斯系統(tǒng)的尾氣溫度通常在100度左右，將其重新利用于稀釋新的瓦斯氣，使尾氣的熱能可以得到利用，提高了能源利用率。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種可高效回收熱能的啟動狀態(tài)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明一種可高效回收熱能的運行狀態(tài)示意圖。
[0019]其中，1.瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕弧?.手動閥門、3.電動閥一、4.風機一、5.混氣罐、6.瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?.風機二、8.四通閥、9.蓄熱床熱電偶、10.蓄熱床、11.燃燒室、12.燃燒室熱電偶、13.燃燒器、14.熱煙氣出口、15.裝置外殼及保溫層、16.鍋爐、17.電動閥二、18.鍋爐引風機、19.電動閥三、20.防爆泄壓閥。
【具體實施方式】
[0020]實施例一:
參閱圖1-圖2所示，一種瓦斯氧化裝置，包括有一級濃度調(diào)節(jié)裝置、二級濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫煙氣利用系統(tǒng)，所述一級濃度調(diào)節(jié)裝置、二級濃度調(diào)節(jié)裝置、逆流氧化裝置和高溫煙氣利用系統(tǒng)依次連接，一級濃度調(diào)節(jié)裝置與二級濃度調(diào)節(jié)裝置的交接處設有四通閥8，通過四通閥8的開關達到不同的連接效果，所述一級濃度調(diào)節(jié)裝置包括有瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?1、手動閥門2、電動閥一 3和風機一 4，一級濃度調(diào)節(jié)裝置所抽采瓦斯的甲烷濃度為2%-30%、采用礦井乏風稀釋抽采瓦斯，且在經(jīng)過一級濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)整為1.0%-6.0%，所述二級濃度調(diào)節(jié)裝置包括有混氣罐5、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?6和風機二 7，且在經(jīng)過二級濃度調(diào)節(jié)裝置后，瓦斯?jié)舛日{(diào)節(jié)為0.5%-3.0%。
[0021]所述瓦斯?jié)舛葌鞲衅饕?1、手動閥門2和風機一 4依次連接，所述電動閥一 3接于手動閥門2和風機一 4之間的新風或乏風管道上。
[0022]所述混氣罐5與風機一 4、風機二 7、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞫?6連接。
[0023]逆流氧化裝置包括有蓄熱床熱電偶9、蓄熱體10、燃燒室11、燃燒器13、熱煙氣出口 14、裝置外殼及保溫層15和防爆泄壓閥20，所述燃燒室11溫度為800-1100°C，熱煙氣出口 14安裝有催化燃燒催化劑(未圖示)，使沒有分解完全的甲烷得到分解。
[0024]所述高溫煙氣利用系統(tǒng)包括有煙氣管道(未圖示)、鍋爐16、電動閥二 17、鍋爐引風機18和燃燒室熱電偶12，鍋爐引風機18根據(jù)燃燒室熱電偶12的溫度高低來控制抽出的高溫煙氣量，也可控制電動閥二 17的開度來調(diào)節(jié)高溫煙氣抽取量，當燃燒室熱電偶12溫度超過800°C時開始開啟鍋爐引風機18取熱，燃燒溫度越高，風機引風量越大，使熱量更多的從燃燒室引出。
[0025]首先啟動燃燒器13對燃燒室和蓄熱體進行加熱，加熱過程中，開啟風機二 7，風量調(diào)節(jié)至正常運行風量的十分之一，四通閥8按一定的時