具备多个氧化处理器的低浓度甲烷气体氧化系统的制作方法
【专利说明】具备多个氧化处理器的低浓度甲烷气体氧化系统
[0001]本申请要求2012年7月27日申请的日本专利申请2012-166616的优先权，将其全部内容以参照的方式引入作为本申请的一部分。
技术领域
[0002]本发明涉及一种对例如在煤矿产生的VAM(Ventilat1n Air Methane ;煤矿通风甲烷)这样的低浓度甲烷气体进行氧化处理的系统。
【背景技术】
[0003]为了减少温室效应气体，有必要对如从煤矿排出至大气中的VAM这样低浓度甲烷气体进行氧化处理。作为这样的氧化处理装置，一直以来，已知有通过利用外部热源装置排热的催化剂燃烧来对VAM进行氧化处理的系统(例如专利文献I)。在专利文献I的例子中，利用贫燃料燃气涡轮发动机的排热，将低浓度甲烷气体加热至催化反应温度后，使低浓度甲烷气体流进催化剂层并使之燃烧。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利第4538077号说明书
【发明内容】
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]专利文献I所公开的氧化处理系统中，对一台燃气涡轮发动机组合一台催化氧化处理装置，因此，在应处理的VAM的排出量很大的情况下，就需要设置多个包括燃气涡轮发动机和催化氧化处理装置的氧化处理系统。但是，设置多个这样的系统在设置空间和成本方面有些困难，其结果就会出现无法得到充分的VAM处理能力这样的问题。
[0009]因此，为了解决上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种低浓度甲烷气体氧化系统，其通过对一台热源装置组合多个催化氧化处理器，能够在抑制设置空间增大的同时，以低成本处理大量低浓度甲烷气体。
[0010](二)技术方案
[0011]为了实现上述目的，本发明的低浓度甲烷气体氧化系统具备单一热源装置和氧化处理装置，所述氧化处理装置利用来自所述单一热源装置的热对低浓度甲烷气体进行催化氧化处理，所述氧化处理装置具备多条分支供给路及多个单位氧化处理单元，所述多条分支供给路从供应低浓度甲烷气体的低浓度气体主供给路并列分路出，所述多个单位氧化处理单元具有设置在各所述多条分支供给路上的催化氧化处理器，各单位氧化处理单元包括第一单位氧化处理单元及至少一个附加单位氧化处理单元，所述第一单位氧化处理单元具有利用来自所述热源装置的热源气体的热进行催化氧化处理的第一催化氧化处理器，以及将由所述第一催化氧化处理器排出的氧化处理完毕气体作为加热介质，对流入设置在下游侧分支供给路上的附加催化氧化处理器的低浓度甲烷气体进行预热的第一热交换器，所述附加单位氧化处理单元具有附加催化氧化处理器，该附加催化氧化处理器对由设置在上游侧分支供给路上的第一催化氧化处理器或附加催化氧化处理器预热的低浓度甲烷气体进行催化氧化处理。所述热源装置例如是将低浓度甲烷气体所含的可燃成分用作燃料的贫燃料吸入燃气轮机。
[0012]根据该结构，能够对一台热源装置组合多个催化氧化处理器。其结果，能够在限制设置系统的空间增大的同时，以低成本处理大量的低浓度甲烷气体。
[0013]在本发明一个实施方式中，优选地，所述至少一个附加单位氧化处理单元分别具有附加热交换器，所述附加热交换器将由该附加单位氧化处理单元的附加催化氧化处理器排出的氧化处理完毕气体作为加热介质，对流入设置在下游侧分支供给路上的其它附加催化氧化处理器或所述第一催化氧化处理器的低浓度甲烷气体进行预热。根据该结构，在各单位氧化处理单元中，可利用其他单位氧化处理单元的排热来预热低浓度甲烷气体，因此能够提高系统整体的效率。
[0014]在本发明一个实施方式中，优选地，所述第一单位氧化处理单元及所述至少一个附加单位氧化处理单元分别具备底部管道，所述底部管道形成从各催化氧化单元中的所述催化氧化处理器通向所述热交换器的氧化处理完毕气体的通道，在该底部管道的侧部连接各催化氧化处理器，在所述底部管道的上部连接各热交换器。根据该结构，通过在同一方向上将多个单位氧化处理单元顺次连接，能够简单且紧凑地构成该系统。进而，使与所要求的低浓度甲烷气体的处理量相对应的催化氧化处理能力的增减变容易。
[0015]在本发明一个实施方式中，优选地，各催化氧化单元中的所述热交换器具有加热介质通道，所述加热介质通道从所述底部管道朝向竖直方向上方，使作为加热介质的氧化处理完毕气体通过。根据该结构，能够实现使设置有该系统的空间进一步节省。
[0016]权利要求书及/或说明书及/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合也包含在本发明中。特别是权利要求书的各项权利要求的两项以上的任意组合也包含在本发明中。
【附图说明】
[0017]通过参照附图对以下优选的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多张附图中相同附图标记表示相同或与其相当的部分。
[0018]图1是表示本发明的一个实施方式的低浓度甲烷气体氧化系统的示意性结构的框图。
[0019]图2是表示图1的低浓度甲烷气体氧化系统的结构的俯视图。
[0020]图3是表示图2的主要部分的图，其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图。
[0021]图4是表示图1的实施方式的变形例的低浓度甲烷气体氧化系统的示意性结构的框图。
[0022]图5是表示图1的实施方式的进一步变形例的低浓度甲烷气体氧化系统的示意性结构的框图。
【具体实施方式】
[0023]下面基于【附图说明】本发明的优选实施方式。图1是表示本发明的一个实施方式的低浓度甲烷气体氧化系统(以下仅称为“氧化系统”。)ST的示意性结构图。该氧化系统ST利用作为热源装置的燃气涡轮发动机GT的排热，用低浓度甲烷气体氧化处理装置OD对从煤矿排出的如VAM这样的低浓度甲烷气体LG进行氧化处理。
[0024]在本实施方式中，作为燃气涡轮发动机GT，利用贫燃料吸入燃气涡轮。贫燃料吸入燃气涡轮将作为氧化处理系统ST氧化处理对象的低浓度甲烷气体LG所含的可燃成分用作燃料。作为燃气涡轮发动机GT中使用的低浓度甲烷气体LG，例如利用在煤矿产生的VAM。对于甲烷气体氧化处理装置OD及燃气涡轮发动机GT，由共同的VAM供给源VS供应作为低浓度甲烷气体LG的VAM。此外，本实施方式的燃气涡轮发动机GT，除了 VAM之外，还使用比VAM甲烷浓度高的低浓度甲烷气体CMM(Coal Mine Methane ;煤矿甲烷)作为燃料。
[0025]在低浓度甲烷气体氧化处理装置OD中，作为氧化处理对象的低浓度甲烷气体LG从低浓度甲烷气体供给源(VAM供给源)VS通过低浓度气体主供给路I及从低浓度气体主供给路I并列分路的多条(图示例子中为四条)低浓度气体分支供给路3之后，由对各低浓度气体分支供给路3各设置一个的热交换器5预热，之后通过设置在热交换器5下游的催化氧化处理器7进行催化氧化处理。各热交换器5利用从燃气涡轮发动机GT通过加热介质供给路9供应的涡轮废气EG或从邻接的上游侧的催化氧化处理器7排出的高温氧化处理完毕气体O