一种低浓度瓦斯与煤混燃系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种低浓度瓦斯与煤混燃系统包括混燃炉、通过燃烧抽采瓦斯给混燃炉输送烟气的堆积球燃烧器、燃料供给系统、供水吸收混燃炉产生的热量并将水转化为具有一定压力和温度的饱和蒸汽的汽水系统以及控制系统；所述燃料供给系统包括给混燃炉提供风排瓦斯的风排瓦斯管路一、给所述堆积球燃烧器提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路以及给混燃炉提供煤粉的落煤口。本发明的低浓度瓦斯与煤混燃系统先将堆积球燃烧器燃烧的烟气与风排瓦斯管路一提供的风排瓦斯在风室混合，在低浓度瓦斯燃烧区通入风排瓦斯管路二来强化燃烧，可保证低浓度瓦斯充分燃烧，将低浓度瓦斯燃烧的热量转化为过热蒸汽来发电，减少了碳排放，环保且可靠稳定。
【专利说明】
一种低浓度瓦斯与煤混燃系统
技术领域
[0001]本发明专利涉及低浓度瓦斯燃烧领域，具体来说，特别是涉及一种低浓度瓦斯与煤混燃系统。
【背景技术】
[0002]瓦斯本身是一种优质能源，在标准状态下，发热量在35000kJ/m3左右，但是由于认识和技术的问题，我国每年有大量的瓦斯涌出而无法去利用，特别是大量低浓度瓦斯只能稀释后作为废气排到大气中，既浪费能源，又不利于环保。因此，将煤矿瓦斯进行综合利用和治理，变废为宝，为工业生产和人民生活服务，对人类具有重大的社会意义和经济意义。对于高浓度的瓦斯，由于燃烧理论和技术比较成熟，现已经广泛应用于工农业生产和人们生活。然而对于煤矿风排瓦斯和低浓度抽采瓦斯，尤其是体积分数在5.3%?15%之间，利用传统的常规方式直接燃烧极易引起爆炸，虽然目前已成功实现低浓度瓦斯发电，但由于系统复杂、成本高，无法应用推广。低浓度瓦斯在常规的燃烧设备上很难做到安全、可靠、稳定、高效利用。为了低浓度瓦斯的利用提供新的解决途径，该系统以煤矿风排瓦斯、低浓度抽采瓦斯(浓度低于8%)以及煤(或劣质煤)为燃料，利用三者混合作用下的耦合燃烧机理，实现对煤矿风排及抽采低浓度瓦斯安全、高效、清洁的燃烧。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种安全、可靠且稳定的低浓度瓦斯和煤的混燃系统。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明的低浓度瓦斯与煤混燃系统包括混燃炉、通过燃烧抽采瓦斯给混燃炉输送烟气的堆积球燃烧器、燃料供给系统、供水吸收混燃炉产生的热量并将水转化为具有一定压力和温度的饱和蒸汽的汽水系统以及控制系统;所述燃料供给系统包括给混燃炉提供风排瓦斯的风排瓦斯管路一、给所述堆积球燃烧器提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路以及给混燃炉提供煤粉的落煤口。
[0005]进一步地，所述混燃炉包括通过管道依次串联在一起的炉膛、过热器以及除尘器；所述炉膛的外壁由水冷壁构成，所述水冷壁上连有蒸汽输出管道，所述蒸汽输出管道的中段经过所述过热器。
[0006]进一步地，所述炉膛由四部分组成，从下到上分别为风室、煤燃烧区、低浓度瓦斯燃烧区和混合区，所述堆积球燃烧器燃烧产生的烟气输出到所述风室中，且所述风室上设置有排渣口。
[0007]进一步地，所述风排瓦斯管路一连接所述混燃炉的风室，所述落煤口连接所述混燃炉的煤燃烧区。
[0008]进一步地，所述燃料供给系统还包括连接所述低浓度瓦斯燃烧区的风排瓦斯管路
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[0009]进一步地，所述风排瓦斯管路一包括通过管道串联在一起的引风机一、流量计一、声光报警器一、瓦斯浓度计一、压力表一以及旋拧阀一;所述风排瓦斯管路二包括通过管道串联在一起的引风机二、流量计二、声光报警器二、瓦斯浓度计二、压力表二以及旋拧阀二；所述抽采瓦斯管路包括通过管道连接在一起的引风机三、瓦斯浓度计三、电磁阀以及阻火器。
[0010]进一步地，所述控制系统包括对风排瓦斯以及抽采瓦斯浓度进行监测的低浓度瓦斯气体监测与控制系统、对混燃炉中的燃烧温度以及其出口处的温度进行实时监测的燃烧状态监测与控制系统以及系统压力测量与控制系统。
[0011]进一步地，所述系统压力测量与控制系统包括减压阀及压力表。
[0012]进一步地，所述堆积球燃烧器为多孔介质的燃烧器。
[0013]进一步地，所述水汽系统包括给水栗，所述给水栗通过管道连接所述水冷壁。
[0014]有益效果:本发明的低浓度瓦斯与煤混燃系统先将堆积球燃烧器燃烧的烟气与风排瓦斯管路一提供的风排瓦斯在风室混合，在低浓度瓦斯燃烧区通入风排瓦斯管路二来强化燃烧，可保证低浓度瓦斯充分燃烧，将低浓度瓦斯燃烧的热量转化为过热蒸汽来发电，有效利用了低浓度瓦斯，减少了碳排放，环保且可靠稳定。
【附图说明】
[0015]附图1是本发明的低浓度瓦斯与煤混燃系统。
[0016]附图1中各标号所指代的部件名称如下:100、混燃炉；101、炉膛；102、水冷壁；103、过热器；104、除尘器；105、风室；106、煤燃烧区；107、低浓度瓦斯燃烧区；108、混合区；109、排渣口； 110、蒸汽输出管道;200、堆积球燃烧器;300、燃料供给系统;301、风排瓦斯管路一；302、风排瓦斯管路二 ； 303、抽采瓦斯管路;304、引风机一 ；305、流量计一 ；306、声光报警器一;307、瓦斯浓度计一；308、压力表一;309、旋拧阀一；310、引风机二;311、流量计二； 312、声光报警器二;313、瓦斯浓度计二;314、压力表二;315、旋拧阀二;316、引风机三;317、瓦斯浓度计三;318、电磁阀；319、阻火器;320、落煤口； 400、汽水系统;401、给水栗；500、控制系统;501、低浓度瓦斯气体监测与控制系统;502、燃烧状态监测与控制系统;503、系统压力测量与控制系统。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0018]如附图1所示的低浓度瓦斯与煤混燃系统，包括混燃炉100、通过燃烧抽采瓦斯给混燃炉100输送烟气的堆积球燃烧器200、燃料供给系统300、供水吸收混燃炉100产生的热量并将水转化为具有一定压力和温度的饱和蒸汽的汽水系统400以及控制系统500。
[0019]所述堆积球燃烧器200是一种多孔介质的燃烧器，是利用小空间来燃烧抽采瓦斯，堆积球燃烧器燃烧产生的烟气通过管道送入混燃炉100中。
[0020]所述混燃炉100从前到后包括通过管道串联在一起的炉膛101、过热器103以及除尘器104;所述炉膛101的外壁由水冷壁102构成，所述水冷壁102上连有蒸汽输出管道110，所述蒸汽输出管道110的中段经过所述过热器103。所述炉膛101由四部分组成，从下到上分别为风室105、煤燃烧区106、低浓度瓦斯燃烧区107和混合区108，所述堆积球燃烧器200燃烧产生的烟气输出到所述风室105中，且所述风室105上设置有排渣口 109。水冷壁102内的水通过吸收炉膛101的热量，从而转变为具有一定压力和温度的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过过热器103加热成为过热蒸汽用来发电，尾部烟气经管道过除尘器104排入空气中，炉渣通过混燃炉100下部的排渣口 109排出。
[0021]所述燃料供给系统300包括给混燃炉100提供风排瓦斯的风排瓦斯管路一301与风排瓦斯管路二 302、给所述堆积球燃烧器200提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路303以及给混燃炉100提供煤粉的落煤口 320;所述风排瓦斯管路一 301连接所述混燃炉100的风室105，所述落煤口 320连接所述混燃炉100的煤燃烧区106。所述风排瓦斯管路二 302连接所述低浓度瓦斯燃烧区107。
[0022]所述风排瓦斯管路一301包括通过管道串联在一起的引风机一 304、流量计一 305、声光报警器一 306、瓦斯浓度id307、压力表一 308以及旋抒阀一 309;所述风排瓦斯管路二302包括通过管道串联在一起的引风机二 310、流量计二 311、声光报警器二 312、瓦斯浓度计二 313、压力表二 314以及旋拧阀二 315;所述抽采瓦斯管路303包括通过管道连接在一起的弓I风机三316、瓦斯浓度计三317、电磁阀318以及阻火器319。
[0023]所述汽水系统400，是将给水通过给水栗401送入水冷壁102来吸收燃料燃烧所释放的热量，并将给水加热为一定压力和温度的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过过热器103加热成为过热蒸汽用来发电。
[0024]所述控制系统500包括对风排瓦斯以及抽采瓦斯浓度进行监测的低浓度瓦斯气体监测与控制系统501、对混燃炉100中的燃烧温度以及其出口处的温度进行实时监测的燃烧状态监测与控制系统502以及系统压力测量与控制系统503。低浓度瓦斯气体监测与控制系统501是对低浓度瓦斯浓度采用传感器进行监测，采集的数据实时传输到控制单元，并利用相应的软件程序进行判断，根据浓度变化自动调整混燃设备给煤量及抽采瓦斯流量，形成一个闭环自诊断与自调节系统。燃烧状态监测与控制系统502是对燃烧器燃烧温度以及出口处的温度进行实时监测，并根据设定的温度要求以及相关指标，设计声光报警系统，及时了解实际的燃烧状态。系统压力测量与控制系统503是在重要管路上安装减压阀以及采用数显和压力传感器二合一的压力表，可以直观读取相应的压力值，也可以将压力值采集到控制单元，便于测量和控制相关管路的压力。
[0025]堆积球燃烧器200作为抽采瓦斯燃烧的载体，由燃料供给系统300提供的燃烧所需要的抽采瓦斯及空气，由控制系统500中温度与压力传感器来采集温度与压力，便于控制调节过程中的温度与压力，以达到要求的出口烟气温度。
[0026]堆积球燃烧器200出口的烟气与风排瓦斯管路一301在风室105混合后进入炉膛101，为了能够更大程度地利用风排瓦斯，在煤燃烧区106上方的低浓度瓦斯燃烧区107通入风排瓦斯管路二 302，用来强化燃烧，混燃炉100燃烧所释放的热量将给水加热为具有一定压力和温度的饱和蒸汽，饱和蒸汽经过过热器103加热成为过热蒸汽用来发电，排烟最后经过除尘器104排入空气中，炉渣通过混燃炉100下部的排渣口 109排出。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:包括混燃炉(100)、通过燃烧抽采瓦斯给混燃炉(100)输送烟气的堆积球燃烧器(200)、燃料供给系统(300)、供水吸收混燃炉(100)产生的热量并将水转化为具有一定压力和温度的饱和蒸汽的汽水系统(400)以及控制系统(500);所述燃料供给系统(300)包括给混燃炉(100)提供风排瓦斯的风排瓦斯管路一(301)、给所述堆积球燃烧器(200)提供抽采瓦斯的抽采瓦斯管路(303)以及给混燃炉(100)提供煤粉的落煤口(320)。2.根据权利要求1所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述混燃炉(100)包括通过管道依次串联在一起的炉膛(101)、过热器(103)以及除尘器(104);所述炉膛(101)的外壁由水冷壁(102)构成，所述水冷壁(102)上连有蒸汽输出管道(110)，所述蒸汽输出管道(110)的中段经过所述过热器(103)。3.根据权利要求2所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述炉膛(101)由四部分组成，从下到上分别为风室(105)、煤燃烧区(106)、低浓度瓦斯燃烧区(107)和混合区(108)，所述堆积球燃烧器(200)燃烧产生的烟气输出到所述风室(105)中，且所述风室(105)上设置有排渣口(109)。4.根据权利要求3所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述风排瓦斯管路一(301)连接所述混燃炉(100)的风室(105)，所述落煤口(320)连接所述混燃炉(100)的煤燃烧区(106)。5.根据权利要求4所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述燃料供给系统(300)还包括连接所述低浓度瓦斯燃烧区(107)的风排瓦斯管路二 (302)。6.根据权利要求5所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述风排瓦斯管路一(301)包括通过管道串联在一起的引风机一(304)、流量计一(305)、声光报警器一(306)、瓦斯浓度计一(307)、压力表一(308)以及旋拧阀一(309);所述风排瓦斯管路二(302)包括通过管道串联在一起的引风机二 (310)、流量计二 (311)、声光报警器二 (312)、瓦斯浓度计二 (313)、压力表二(314)以及旋拧阀二(315);所述抽采瓦斯管路(303)包括通过管道连接在一起的引风机三(316)、瓦斯浓度计三(317)、电磁阀(318)以及阻火器(319)。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述控制系统(500)包括对风排瓦斯以及抽采瓦斯浓度进行监测的低浓度瓦斯气体监测与控制系统(501)、对混燃炉(100)中的燃烧温度以及其出口处的温度进行实时监测的燃烧状态监测与控制系统(502)以及系统压力测量与控制系统(503)。8.根据权利要求1-6任一项所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述系统压力测量与控制系统(503)包括减压阀及压力表。9.根据权利要求1-6任一项所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述堆积球燃烧器(200)为多孔介质的燃烧器。10.根据权利要求2-6任一项所述的一种低浓度瓦斯与煤混燃系统，其特征在于:所述水汽系统(400)包括给水栗(401)，所述给水栗(401)通过管道连接所述水冷壁(102)。
【文档编号】F23D17/00GK105972600SQ201610343671
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】袁隆基, 赵磊, 赵培涛, 张保生
【申请人】中国矿业大学