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      一種煤礦低濃瓦斯熱能利用系統(tǒng)
      
  
      返回列表查看手機網(wǎng)址來源：志晟節(jié)能 文章來源：m.cctzy.net發(fā)布日期：2024-01-24 17:16:55 瀏覽： 
      
 
  
       
  
  	

      一 技術(shù)背景
      煤礦瓦斯
      ，主要成分為甲烷
      ，在煤礦采動之前賦存于煤炭和圍巖當(dāng)中
      ，稱之為煤層氣
      ，煤礦開采時逸出混合空氣
      ，稱之為瓦斯。這種氣體無色
      、無臭、無味且易燃
      、易爆
      。在常溫常壓條件下
      ，當(dāng)瓦斯中甲烷的濃度達到5%～16%（爆炸極限）時，如遇明火
      ，就會發(fā)生“瓦斯爆炸”，因此瓦斯一直是煤礦開采過程中最為重要的安全課題
      。
      瓦斯直接排放不僅會造成能源浪費，還會加劇溫室效應(yīng)
      。因為瓦斯中的甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的26倍
      ，所以，提升抽采瓦斯資源的利用率勢在必行
      。在國家雙碳目標(biāo)、綠色發(fā)展戰(zhàn)略背景下
      ，我國發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中明確對甲烷等溫室氣體排放加大管控力度
      。
      煤礦瓦斯利用的難點在于
      ，所含甲烷的濃度受各種因素影響，變化較大。行業(yè)根據(jù)不同的應(yīng)用條件
      ，對其做了如下區(qū)分：甲烷濃度大于等于30%的為高濃度瓦斯，濃度3%～30%的為低濃度瓦斯
      ，抽排泵站抽出的濃度低于3%的我們稱它超低濃度瓦斯，從風(fēng)井排出的濃度低于0.75%的瓦斯稱為風(fēng)排瓦斯或者“乏風(fēng)”
      。當(dāng)前瓦斯應(yīng)用通常按照不同濃度進行梯度利用，高濃度瓦斯通常作為化工原料
      、燃料使用；抽采的濃度9%～30%的低濃度瓦斯可以通過往復(fù)式內(nèi)燃機發(fā)電機組（瓦斯發(fā)電機組）進行利用
      ；而抽采的濃度3%～9%的低濃度瓦斯之前沒有成熟的直接利用技術(shù)，通常有兩種間接利用方法：
           一是與高濃度瓦斯摻混至濃度大于9%后通過瓦斯發(fā)電機組利用
      。
           二是采用乏風(fēng)氧化技術(shù)，利用煤礦乏風(fēng)或空氣稀釋至濃度1.2%以下進行逆流蓄熱氧化
      。
      前者由于高濃度瓦斯氣資源的限制而造成非常有限的摻混利用，后者綜合熱效率低
      ，經(jīng)濟效益差，沒有得到大范圍推廣
      。
      此技術(shù)安全高效的解決了濃度2.5%～9%的低濃度瓦斯利用難題，填補了技術(shù)空白
      ，該技術(shù)研發(fā)取得了重大突破，工業(yè)化應(yīng)用取得了重大進展
      。
      二 技術(shù)簡介
      2.1 技術(shù)特點
      1>  燃燒安全
      ；
      2>  燃燒穩(wěn)定
      ；
      3>  熱量利用率高
      ；
      4> 不易熄火
      、不易回火設(shè)備運行安全；
      5>  燃燒充分
      、環(huán)保排放達標(biāo)
      ；
      2.2 核心技術(shù)原理
      1>  獨特設(shè)計的聚能島技術(shù)。將熱量全部鎖住聚能島內(nèi)
      ，瓦斯在高溫區(qū)熱解熱量向兩側(cè)擴散，擴散到前段的熱量對低濃度瓦斯進行預(yù)熱
      ，使瓦斯進入聚能島后達到熱解溫度發(fā)生氧化反應(yīng)
      ，擴散到后端的熱量對聚能島未反應(yīng)完全的瓦斯進行處理使全部瓦斯100%反應(yīng)
      。聚能島使反應(yīng)區(qū)溫度始終維持在高溫
      。提供氧化所需的外部環(huán)境。同時可以鎖住熱量使對外輻射的熱量全部用作低濃瓦斯處理
      。使反應(yīng)持續(xù)并穩(wěn)定進行。
      2>  聚能島使瓦斯全部發(fā)生氧化反應(yīng)
      ，除去部分散熱損失外。理論可達到100%的熱風(fēng)抽取率
      。搭配余熱鍋爐使鍋爐尾氣溫度控制在150-180℃，熱量利用率達到90%以上
        ，相對于循環(huán)煙氣式RTO氧化設(shè)備
        ，熱量利用率提高30%以上
        ，相對于旋轉(zhuǎn)式RTO氧化設(shè)備
        ，熱量利用率提高50%以上。
      3>  聚能島采用高溫蓄熱陶瓷制作
        ，耐溫達1400℃，氧化維持溫度在1000-1050℃左右
        ，聚能島可在此溫度下長期穩(wěn)定運行
        。相對于RTO蓄熱體的溫度不會持續(xù)變化
        ，長期處于在一個穩(wěn)定的溫度下運行
        。有效避免了RTO溫度的頻繁變化
      。使蓄熱體使用壽命更持久
      。
      4> 低濃瓦斯在1000℃左右反應(yīng)，遠遠低于氮氧化合物產(chǎn)生的溫度
      ，顯著減少NOX的排放，最終NOx排放低于國內(nèi)燃氣鍋爐所要求的排放指標(biāo)
      。
      5>  本瓦斯聚能氧化系統(tǒng)
      ，體積小，內(nèi)部采用國內(nèi)先進的高溫陶瓷模塊進行耐火保溫設(shè)計
      ，使相關(guān)散熱損失減少。提高系統(tǒng)的綜合熱量利用率
      6>  運行瓦斯?jié)舛冗h低于爆炸極限
      ，配合系統(tǒng)的負壓運行
      ，避免瓦斯聚集
      。大大提高系統(tǒng)運行的安全系數(shù)
      7>  系統(tǒng)采用DCS控制
      ，設(shè)置各關(guān)鍵點位的超溫
      ，超濃保護
      。使?jié)舛染珳?zhǔn)控制在安全范圍內(nèi)，當(dāng)任一參數(shù)超過設(shè)定值觸發(fā)緊急保護措施
        ，保證系統(tǒng)運行的安全
        。
      2.3 技術(shù)參數(shù)（以5T余熱鍋爐配套設(shè)備為例）
      序號
      名稱
      參數(shù)
      備注
      1
      燃料


      1.1
      燃料種類
      煤礦低濃度瓦斯氣

      1.2
      濃度
      3.5%   vol

      1.3
      煤氣壓力
      5kPa

      1.4
      煤氣溫度
      常溫

      2
      使用工況（3.5% vol）


      2.1
      額定消耗量
      11000m3/H/套

      2.2
      最大消耗量
      12000m3/H/套

      2.3
      輸出溫度
      850-900℃

      3
      蒸汽參數(shù)


      3.1
      蒸汽壓力
      0.7Mpa

      3.2
      蒸汽溫度
      165℃

      3.3
      蒸發(fā)量
      5t/h

      2.4 收益計算
      如上技術(shù)參數(shù)：
      產(chǎn)生5噸蒸汽
        ，消耗低濃瓦斯11000m3/H
        ，可節(jié)約天燃氣435m3/H，按冬季山西地方天然氣單價8元/m3折算
        ，可節(jié)約3480元/H。冬季供暖4個月 120天計算
      ，供暖季可節(jié)約燃氣10022400元
      ，效果顯著
      。（常規(guī)氣價4元/m3亦可節(jié)約燃氣費用500萬余元/供暖季）
      部分煤礦高濃瓦斯用于發(fā)電
      ，受內(nèi)燃機技術(shù)限制
      ，現(xiàn)階段每立方純量瓦斯可產(chǎn)生3-4Kw.h電能，11000m3/H折算純量瓦斯為385m3/H
      ，可發(fā)電1540Kw.h
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      ？蔀槊旱V節(jié)約電費924元/H
      。
      以上對比發(fā)現(xiàn)冬季瓦斯供暖相對瓦斯發(fā)電經(jīng)濟效益更加顯著
      。針對部分煤礦低濃瓦斯不穩(wěn)定，可利用部分高濃瓦斯進行摻混
      ，到達熱解濃度
      。使煤礦瓦斯冬季供暖，夏季發(fā)電得到充分利用
      ，達到熱
      、電
      、聯(lián)產(chǎn)綜合利用。使經(jīng)濟效益最大化
      。
      三 工藝簡介
      系統(tǒng)包括1套瓦斯摻混及安全輸送系統(tǒng)、1套11000m3/H瓦斯熱解裝置
      、1套5T/H飽和蒸汽余熱鍋爐系統(tǒng)
      、1套集中控制系統(tǒng)。
      3.1 工藝流程說明：
      3.1.1瓦斯摻混及安全輸送系統(tǒng)
      本系統(tǒng)按照《AQ1076-2009 煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
      、《NB/T 51013-2014煤礦風(fēng)排瓦斯蓄熱氧化裝置工程應(yīng)用安全要求》等規(guī)范的要求進行設(shè)計，在安全方面設(shè)計多重安全可靠的保障措施
      。
      低濃度瓦斯經(jīng)過安全輸送后，先后經(jīng)過在線濕式放散閥
      、溢流式水封阻火器
      、脫水器
      、原位式激光濃度分析儀
      、瓦斯緊急切斷閥
      、瓦斯流量調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，進入二次摻混器與乏風(fēng)混合
      ，混合后瓦斯?jié)舛瓤刂圃?%左右
      ，通過管道輸送后設(shè)置原位式激光瓦斯?jié)舛确治鰞x
      、瓦斯進氣開關(guān)閥
      、新鮮空氣閥、吹掃風(fēng)機
      、主風(fēng)機等設(shè)備
      ，最終符合濃度要求的瓦斯經(jīng)過主風(fēng)機送入瓦斯熱值裝置
      。
      本瓦斯安全輸送及摻混部分主要技術(shù)特點：
      （1）系統(tǒng)設(shè)置多重阻爆
      、抑爆及泄爆裝置
      ，并配備多重檢測設(shè)施
      ，確保裝置穩(wěn)定、安全運行
      。
      （2）實時監(jiān)控
      。裝置的各子系統(tǒng)集中控制、系統(tǒng)協(xié)調(diào)
      。瓦斯與乏風(fēng)或空氣兩級摻混調(diào)節(jié)，嚴格控制摻混后濃度
      ，確保配氣摻混調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)及時
      、運行安全。
      （3）多重安全保護控制系統(tǒng)
      ，控制系統(tǒng)具有故障診斷與安全保護功能，主要對濃度
      、各種溫度、閥門位置反饋信號等參數(shù)進行監(jiān)測 
      ，并按照一定規(guī)則執(zhí)行相應(yīng)保護措施，確保設(shè)備運行安全
      。 
      3.1.2瓦斯熱解系統(tǒng)
      本系統(tǒng)采用聚能熱解技術(shù)可利用體積濃度范圍為3-3.5%的超低濃度瓦斯
      ，進行取熱利用
      。
       用柴油燃燒器將蓄熱陶瓷高溫區(qū)加熱到瓦斯反應(yīng)溫度
      ，摻混后3-3.5% vol的瓦斯經(jīng)過安全保護閥組流入熱解爐本體
      ，熱解爐本體布置聚能氧化裝置；氣體通過均布器均勻分布在聚能氧化去加熱反應(yīng)
      。產(chǎn)出的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫?zé)煹懒飨蛴酂崂迷O(shè)備
      。
      5.3.3 余熱回收系統(tǒng)
      配套飽和蒸汽型余熱鍋爐
      ，主要包括：余熱鍋爐本體
      、供水泵組和電控系統(tǒng)等部分構(gòu)成
      ，系統(tǒng)制取0.7MPa
      ，165℃飽和蒸汽，蒸汽產(chǎn)量5t/h
      。
      配套鍋爐具體參數(shù)如下：
      產(chǎn)品型號
      EGB-2000-1.25-5
      換熱功率（KW）
      3500
      工作壓力（MPa）
      0.5
      工作溫度（℃）
      143
      設(shè)計壓力為（MPa）
      1.25
      換熱面積（㎡）
      280
      被加熱軟化水溫度
      常溫
      煙氣流量(kg/h)
      ~48000
      煙氣溫度(℃)
      850
       
      3.2 技術(shù)路線圖




       

       
       
       
       
       
       
       
       

       
  
        
   
   
   
      
 
 
       沒有了
      ！