一种甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统及方法

技术特征：
1.一种甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，所述甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法包括：矿井排出的乏风瓦斯经过与抽采泵站排出的抽采瓦斯掺混后获得所需调配浓度的瓦斯气体，与新鲜空气混合均匀后输送至反应器；调配后的乏风瓦斯通入反应器后进行燃烧，燃烧后产生的热量提供反应热量；反应后的剩余热量利用热交换器输出到热化学储热装置，用于加热中高温热化学储热介质,对产物分别进行储存；以化学能形式储存的热量在后续可加热蒸汽推动汽轮机做功发电或进行建筑物、居民区供暖。2.如权利要求1所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，反应器为催化氧化装置时，所述甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法具体包括：(1)矿井排出的乏风瓦斯浓度经过与抽采泵站排出的抽采瓦斯掺混后获得所需调配浓度的瓦斯气体，与新鲜空气混合均匀后输送至催化氧化装置；(2)调配后的乏风瓦斯被通入催化氧化装置，反应器内部的催化剂床层使甲烷发生燃烧的温度得以大幅度降低，乏风瓦斯被装置内的蓄热材料加热至氧化温度，在反应器内发生氧化反应并释放热量；(3)乏风瓦斯燃烧的热量一部分被储存在蓄热材料内供低浓度瓦斯的持续氧化，多余的热量向外输出用于热化学储热；(4)由于催化氧化释放的余热温度较低，故将乏风瓦斯催化氧化燃烧释放的余热用于加热中低温热化学储热介质，对产物分别进行储存，当有能量需求时，将反应产物通入同一热化学放热的反应器发生放热反应释放储存的余热；(5)以化学能形式储存的热量在后续可加热蒸汽推动汽轮机做功发电或进行建筑物、居民区供暖。3.如权利要求2所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，步骤(3)中的多余的热量以300-600℃的中温烟气形式向外输出。4.如权利要求2所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，步骤(4)中的中低温热化学储热介质选择ca(oh)2，产物为cao和水蒸气；其余中低温热化学储热介质被利用。5.如权利要求1所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，反应器为热氧化装置时，所述甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法具体包括：(1)矿井排出的乏风瓦斯浓度经过与抽采泵站排出的抽采瓦斯掺混后获得所需调配浓度的瓦斯气体，与新鲜空气混合均匀后输送至热氧化装置；(2)调配后的乏风瓦斯被通入热氧化装置，经过预热的蓄热材料将乏风瓦斯加热到甲烷的自燃温度使其发生氧化反应放出热量；(3)乏风瓦斯燃烧的热量一部分被储存在蓄热材料内供低浓度瓦斯的持续氧化，多余的热量向外输出用于热化学储热；(4)由于热氧化释放的余热温度较高，故将乏风瓦斯热氧化燃烧释放的余热用于加热中高温热化学储热介质，将反应产物分别进行储存，当有能量需求时，将反应产物通入同一反应器发生放热反应释放储存的余热；
(5)以化学能形式储存的热量在后续可加热蒸汽推动汽轮机做功发电或进行建筑物、居民区供暖。6.如权利要求5所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，步骤(3)中的多余的热量以600-1000℃的高温烟气形式向外输出。7.如权利要求5所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法，其特征在于，步骤(4)中的中低温热化学储热介质可选择具有代表性的caco3，产物为cao和co2；其余中高温热化学储热介质利用。8.一种用于实施权利要求1～7任意一项所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的方法的甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统，其特征在于，所述甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统包括：反应器和热化学储热装置；所述反应器内设置有热交换器，所述热交换器上下两侧分别设置有蓄热陶瓷，所述热交换器通过连接管路与外侧的热化学储热装置连接；所述热化学储热装置内填充有储热介质。9.如权利要求8所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统，其特征在于，所述反应器侧面连通有抽采泵站，所述反应器为催化氧化装置或热氧化装置。10.如权利要求8所述的甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统，其特征在于，所述催化氧化装置中的热交换器与蓄热陶瓷之间夹设有催化剂。

技术总结
本发明属于余热储存技术领域，公开了一种甲烷燃烧余热用于热化学储热的系统及方法，矿井排出的乏风瓦斯经过与抽采泵站排出的抽采瓦斯掺混后获得所需调配浓度的瓦斯气体，与新鲜空气混合均匀后输送至反应器；调配后的乏风瓦斯通入反应器后进行燃烧，燃烧后产生的热量提供反应热量；反应后的剩余热量利用热交换器输出到热化学储热装置，用于加热中高温热化学储热介质,对产物分别进行储存；以化学能形式储存的热量在后续可加热蒸汽推动汽轮机做功发电或进行建筑物、居民区供暖。本发明采用热化学储热方式将煤矿难以及时利用的余热进行长时间储存，当有能量需求时也能快速便捷地释放能量。放能量。放能量。


技术研发人员：周子健 周玥 刘小伟 刘磊 彭德骏 徐明厚
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.07.25
技术公布日：2022/10/27