一种利用超低浓度瓦斯的方法与流程

1.本发明属于煤矿瓦斯技术领域，具体是指一种利用超低浓度瓦斯的方法。


背景技术：

2.随着国家环保政策及煤矿瓦斯治理政策的不断推出，煤矿瓦斯由原来的“直排大气”逐渐转化为“合理利用”，真正实现了“变废为宝”。
3.煤矿瓦斯根据浓度的高低主要可分为三类：高浓度瓦斯、低浓度瓦斯及超低浓度瓦斯。其中，高浓度瓦斯通常指甲烷体积含量30％及以上的瓦斯，该类瓦斯利用方式很多，比如：内燃机发电并网、燃气锅炉利用、制成cng或lng 售卖等；低浓度瓦斯通常指甲烷体积含量8％～30％的瓦斯，该类瓦斯目前也能得到有效利用，通常用于内燃机发电并网；而对于甲烷体积含量8％以下的超低浓度瓦斯，目前主要仍是“直排大气”的处理方式，该类瓦斯在煤矿瓦斯中的占比非常高，若无法得到合理利用，将造成严重的资源浪费及环保问题。
4.目前国内外已推出一些rto产品，可用于氧化处理超低浓度瓦斯，但若仅仅是将超低浓度瓦斯氧化，靠国家补贴所产生的收益难以弥补高额的项目投资及日常运行成本，市场并不乐观。因此，需要对氧化产生的热量进行有效利用，以获得高额的附加值，方可吸引用户投资。目前市面上对该部分热量的利用方式主要是用于制取热水或蒸汽，但是热水及蒸汽的需求往往也是非常有限的，常规氧化装置制取的高温热风由于氧含量超标，无法直接用于煤泥烘干设备，这就导致市场需求并不强烈，难以实现超低浓度瓦斯的合理利用。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种利用超低浓度瓦斯的方法，是一种全新的超低浓度瓦斯氧化利用的工艺方法，除了能够制取热水、蒸汽之外，还能够制取氧含量可控的高温热风，制取的高温热风可直接用于煤泥烘干设备，更加高效地利用瓦斯氧化产生的热量，以创造更高的附加值。
6.本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种利用超低浓度瓦斯的方法，包括以下步骤：
7.步骤一：低浓度瓦斯通过阻火泄压泄爆装置进入瓦斯切断阀，再经瓦斯切断阀至瓦斯掺混装置，同时空气进入瓦斯掺混装置，低浓度瓦斯与空气在瓦斯掺混装置进行混合，得混合瓦斯；
8.步骤二：瓦斯浓度传感器检测混合瓦斯，得到合适浓度的瓦斯气体；
9.步骤三：合适浓度的瓦斯气体进入离心风机，得加压后的瓦斯混合气；
10.步骤四：加压后的瓦斯混合气通过电动换向阀进入氧化主体设备换向室预热，得预热后的混合气；
11.步骤五：预热后的混合气进入氧化主体设备蓄热室继续升温并氧化，得到高温烟气和未氧化气体；
12.步骤六：高温烟气和未氧化气体进入氧化主体设备氧化室，得进一步氧化的高温
烟气；
13.步骤七：进一步氧化的高温烟气一部分经过从三通截止阀送入大气或煤泥烘干设备；
14.步骤八：进一步氧化的高温烟气另一部分依次通过氧化主体设备蓄热室及氧化主体设备换向室，进入电动换向阀，得低温烟气；
15.步骤九：一部分低温烟气通过手动调节阀进入大气，另一部分通过电动调节阀等待进入离心风机。
16.进一步地，所述瓦斯切断阀采用220v/50hz电压驱动，手动打开，电动快速切断。
17.进一步地，所述电动调节阀采用4～20ma驱动的位置式电动调节阀。
18.进一步地，所述瓦斯切断阀钢管连接设于阻火泄压泄爆装置后端，系统停机时用于实现燃气的切断控制。
19.进一步地，所述瓦斯掺混装置钢管连接设于瓦斯切断阀后端，所述离心风机设于瓦斯掺混装置后端，所述瓦斯浓度传感器设于瓦斯掺混装置和离心风机之间，所述氧化主体设备蓄热室内设有换热管束，换热管束内置循环水，可实现制取热水和蒸汽。
20.其中，所述氧化主体设备换向室、氧化主体设备蓄热室和氧化主体设备氧化室组成氧化主体设备，按照进气流向，瓦斯首先进入换向室导流，再经过蓄热室预热，最后进入氧化室氧化。
21.进一步地，所述氧化主体设备氧化室内设有起动燃烧器，作为氧化设备起动用，当氧化室建立起瓦斯氧化需求的高温环境之后，燃烧器停止工作，瓦斯氧化产生的热量一部分用于维持氧化室高温环境。
22.最后，所述阻火泄压泄爆装置，安装于首端，在极端情况下，可以防止氧化主体设备内的火焰窜回燃气输送管道，同时可以在氧化装置发生闪爆时进行泄压保护，当气源压力过高时，也可以进行自动泄压保护。
23.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种利用超低浓度瓦斯的方法，可以同时产出热水、蒸汽及1000℃及以下高温热风，为用户提供更多选择，对尾气热量进行回收利用环保且热效率高，制取的低氧含量高温烟气，能够满足当前执行的国家标准，可直接作为煤泥烘干设备的热风源。
附图说明
24.图1为本发明提出的一种利用超低浓度瓦斯的方法的工艺流程图。
25.其中，1、阻火泄压泄爆装置，2、瓦斯切断阀，3、瓦斯掺混装置，4、瓦斯浓度传感器，5、离心风机，6、电动换向阀，7、电动调节阀，8、手动调节阀，9、氧化主体设备换向室，10、氧化主体设备蓄热室，11、换热管束， 12、氧化主体设备氧化室，13、起动燃烧器，14、氧传感器，15、温度传感器，16、三通截止阀，17、煤泥烘干设备。
26.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
27.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1，本发明一种利用超低浓度瓦斯的方法，包括以下步骤：
29.步骤一：低浓度瓦斯通过阻火泄压泄爆装置1进入瓦斯切断阀2，再经瓦斯切断阀2至瓦斯掺混装置3，同时空气进入瓦斯掺混装置3，低浓度瓦斯与空气在瓦斯掺混装置3进行混合，得混合瓦斯；
30.步骤二：瓦斯浓度传感器4检测混合瓦斯，得到合适浓度的瓦斯气体；
31.步骤三：合适浓度的瓦斯气体进入离心风机5，得加压后的瓦斯混合气；
32.步骤四：加压后的瓦斯混合气通过电动换向阀6进入氧化主体设备换向室 9预热，得预热后的混合气；
33.步骤五：预热后的混合气进入氧化主体设备蓄热室10继续升温并氧化，得到高温烟气和未氧化气体；
34.步骤六：高温烟气和未氧化气体进入氧化主体设备氧化室12，得进一步氧化的高温烟气；
35.步骤七：进一步氧化的高温烟气一部分经过14从三通截止阀16送入大气或煤泥烘干设备17；
36.步骤八：进一步氧化的高温烟气另一部分依次通过氧化主体设备蓄热室10 及氧化主体设备换向室9，进入电动换向阀6，得低温烟气；
37.步骤九：一部分低温烟气通过手动调节阀8进入大气，另一部分通过电动调节阀7等待进入离心风机5。
38.瓦斯切断阀2采用220v/50hz电压驱动，手动打开，电动快速切断。
39.电动调节阀7采用4～20ma驱动的位置式电动调节阀。
40.瓦斯切断阀2钢管连接设于阻火泄压泄爆装置1后端。
41.瓦斯掺混装置3钢管连接设于瓦斯切断阀2后端，离心风机5设于瓦斯掺混装置3后端，瓦斯浓度传感器4设于瓦斯掺混装置3和离心风机5之间，氧化主体设备蓄热室10内设有换热管束11。
42.氧化主体设备氧化室12内设有起动燃烧器13。
43.氧化主体设备换向室9、氧化主体设备蓄热室10和氧化主体设备氧化室 12组成氧化主体设备。
44.如图1所示，瓦斯浓度传感器4用于对混合气瓦斯浓度进行闭环控制，当瓦斯浓度超限时，进行停机保护控制，氧传感器14、电动调节阀7作为执行部件，实现高温烟气含氧量的闭环控制，温度传感器15安装于氧化室壁，用于监控氧化室内温度，与控制系统配套实现氧化室内温度的闭环控制。
45.如图1所示，起动燃烧器13安装于氧化室侧面，用于氧化主体设备起动用，当氧化主体设备蓄热室10及氧化室12建立起氧化的温度场之后，起动燃烧器13停止运行，换热管束11安装于氧化主体设备蓄热室10，用于实现热水与蒸汽的制取。
46.本发明的一种利用超低浓度瓦斯的方法，可被广泛应用于各类燃气及 vocs的无烟氧化，尤其在超低浓度瓦斯氧化利用领域。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
49.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。