一种循环式风排瓦斯回收发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风排瓦斯的回收利用发电系统，尤其涉及一种循环式风排瓦斯的回收发电系统。
【背景技术】
[0002]从20世纪90年代开始，为了减少温室气体排放量和利用洁净能源，国外的研宄机构开展了煤矿通风瓦斯利用的开发与应用的研宄工作。美国能源部曾在1995年对低浓度瓦斯作为燃料的燃气轮机进行研宄。美国的西北燃料公司曾研宄开发小型(225kW)天然气燃气轮机，利用矿井乏风作为燃烧气体进行发电。这是一种将通风瓦斯作为辅助燃料的燃气轮机，通过压缩机将燃烧空气泵入燃气轮机的燃烧室，含低浓度甲烷的压缩空气与主燃料在燃烧室点燃。如果燃烧空气中含有可以利用的燃料，就可以节省部分昂贵的主燃料。
[0003]为了加快中国煤矿区煤层气的开发利用，中国煤炭信息研宄院和美国环保局1994年共同创建了中国煤层气信息中心，1998年11月煤层气信息中心组织召开“煤矿区煤层气开发利用国际研讨会”，1999年又达成了新的合作项目“煤矿区煤层气市场开发”。项目的实施极大的促进了我国煤矿区煤层气国际经济与技术合作，促进了煤矿区煤层气项目的建立和实施，同时也为煤矿区煤层气产业化打下了良好的基础。从2001年开始，中国和美国及澳大利亚一起合作开展了亚行援助项目“阳泉矿区煤层气开发示范项目”和“晋城矿区煤层气发电项目”。在煤矿乏风氧化利用方面，最近国内开始急剧升温，安徽的淮南、河南的鹤壁、平顶山等煤业集团正积极引进国外技术处理利用煤矿乏风，但由于技术原因，至今还没有形成产业。
[0004]主要的技术难题是目前风排瓦斯的回收利用率太低，而且还需要额外供能才能推动系统运行。而本系统是基于“一种风排瓦斯回收发电系统，专利号ZL.201420253686.0”改进后的系统，原系统采用的回收余热利用装置回热率较低，该系统就能很好地弥补这一缺点，通过装置的改进可以极大地提高回热率，从而使整个系统的能源利用率提高，该系统不但能够依靠自身的回热装置来推动系统的运行，还能够额外供电。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的问题是提供一种能够提高风排瓦斯发电量的系统。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:该循环式风排瓦斯回收发电系统，包括瓦斯混合箱、除尘器、除湿器、压气机、预热室、催化燃烧室、蜂窝状陶瓷基体、透平、回热器、传动装置、发电机组、管路，所述瓦斯混合箱的一端通过管路与除尘器的一端相连；所述除尘器的一端通过管路与除湿器的一端相连；所述除湿器的另一端通过管路与压气机一端相连；所述压气机的另一端通过管路与预热室进气口相连；所述预热室内部布置回热器，其出气口通过管路与催化燃烧室进气口相通；所述催化燃烧室内部布置整体为蜂窝状陶瓷基体，其出气口通过管路与透平进气口相通；所述透平为径流式燃气透平，其烟气出口通过管路与回热器的进气口相连，同时透平还通过传动装置与发电机组连接；所述回热器的出气口接外界空气。系统运行的过程:首先对浓度低于1%的风排瓦斯与矿井抽取浓度为30%?95%的高浓度瓦斯在瓦斯混合箱内混合成浓度为2%?3%的瓦斯作为燃料，再对混合后的瓦斯气体进行在除尘器内除杂，在除湿器内除湿，然后将其送入压气机压缩至2?3个大气压，再将压缩后的高压气体送入预热室内经回热器进行预热，将预热后的气体送入催化燃烧室进行催化无焰燃烧，利用燃烧后的高温高压的燃气直接在燃气透平内膨胀做功，经传动装置带动发电机机组发电，将透平排除的高温烟气通过预热室内的回热器回收一部分热量，用于预热下一循环的瓦斯气体。此时，便完成一次风排瓦斯发电的循环。
[0007]所述瓦斯混合箱内部布置旋流器；内部中间位置放置一个小功率的风扇；前端分别接高、低浓度的瓦斯气体管道，且管道上面都有控制流量的阀门；后端放置瓦斯探测器。利用控制阀控制高、低浓度瓦斯的流量来控制瓦斯混合后的浓度。当两股气体进入混合箱时，混合箱内部的旋流器主要的目的就是让两股气体得到充分的混合，混合均匀后的气体到达混合箱后部时，瓦斯探测器会及时地探测出瓦斯的浓度是否在2%?3%的范围内。如果显示的浓度数据小于该范围，那么系统会自动将高浓度瓦斯管道的控制阀开大；相反，则系统会自动将高浓度瓦斯管道的控制阀开小。从而可以确保瓦斯进入催化燃烧室的浓度是在2%?3%的范围内。
[0008]本实用新型具有的优点和积极效果是:该系统就能很好地解决风排瓦斯利用率低的难题，通过装置的改进可以极大地提高回热率，从而使整个系统的能源利用率提高，该系统不但能够依靠自身的回热装置来推动系统的运行，还能够额外供电。因此，该风排瓦斯回收利用系统必将有力促进煤矿通风的积极性，对煤矿安全生产具有重要意义。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型系统示意图。
[0010]其中:1_风排瓦斯气体、2-高浓度瓦斯气体、3-瓦斯混合箱、4-瓦斯探测器、5-混合后瓦斯气体、6-除杂器、7-除湿器、8-洁净瓦斯气体、9-压气机、10-压缩后瓦斯气体、11-预热室、12-催化燃烧室、13-蜂窝状陶瓷基体、14-高温高压烟气、15-径流式燃气透平、16-透平尾气、17-回热器、18-低温烟气、19-传动装置、20-发电机组。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图与具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0012]如图1所示，首先对浓度低于1%的风排瓦斯气体(I)与矿井抽取浓度为30%?95%的高浓度瓦斯气体(2)在瓦斯混合箱(3)内混合成浓度为2%?3%的瓦斯作为燃料，再对混合后的瓦斯气体(5)进行在除尘器(6)内除杂，在除湿器(7)内除湿，然后将洁净瓦斯气体(8)送入压气机(9)压缩至2?3个大气压，再将压缩后的瓦斯气体(10)送入预热室(11)内经回热器(17)进行预热，将预热后的气体送入催化燃烧室(12)进行催化无焰燃烧，利用燃烧后的高温高压的燃气(14)直接在燃气透平(15)内膨胀做功，经传动装置(19)带动发电机组(20)发电，将透平(15)排除的高温尾气(16)通过保温管道送到预热室(11)内的回热器(17)回收一部分热量，用于预热下一循环的压缩后瓦斯气体(10)。此时，便完成一次风排瓦斯发电的循环。
【主权项】
1.一种循环式风排瓦斯回收发电系统，包括瓦斯混合箱(3)、除尘器(6)、除湿器(7)、压气机(9)、预热室(11)、催化燃烧室(12)、蜂窝状陶瓷基体(13)、透平(15)、回热器(17)、传动装置(19)、发电机组(20)、管路，其特征在于:所述瓦斯混合箱(3)的一端通过管路与除尘器(6)的一端相连；所述除尘器(6)的一端通过管路与除湿器(7)的一端相连；所述除湿器(7)的另一端通过管路与压气机(9) 一端相连；所述压气机(9)的另一端通过管路与预热室(11)进气口相连；所述预热室(11)出气口通过管路与催化燃烧室(12)进气口相通；所述催化燃烧室(12)出气口通过管路与透平(15)进气口相通；所述透平(15)为径流式燃气透平(15)，其烟气出口通过管路与回热器(17)的进气口相连，同时透平(15)还通过传动装置(19)与发电机组(20)连接；所述回热器(17)的出气口接外界空气。
2.如权利要求1所述循环式风排瓦斯回收发电系统，其特征在于:所述预热室(11)内部布置回热器(17)。
3.如权利要求1所述循环式风排瓦斯回收发电系统，其特征在于:所述催化燃烧室(12)内部布置整体为蜂窝状陶瓷基体(13)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种循环式风排瓦斯回收发电系统，包括瓦斯混合箱、除尘器、除湿器、压气机、预热室、催化燃烧室、蜂窝状陶瓷基体、透平、回热器、传动装置、发电机组、管路。首先对风排瓦斯与矿井抽取的高浓度瓦斯在瓦斯混合箱内混合成浓度为2％～3％的瓦斯作为燃料，再对混合后的瓦斯气体进行除杂、除湿，然后将其送入压气机压缩，再送入预热室内经回热器进行预热，将预热后的气体送入催化燃烧室进行催化无焰燃烧，利用燃烧后的高温高压的燃气直接在燃气透平内膨胀做功，经传动装置带动发电机机组发电，将透平排除的高温烟气通过预热室内的回热器回收一部分热量，用于预热下一循环的瓦斯气体。此时，便完成一次风排瓦斯发电的循环。
【IPC分类】F02C7-22, F02C6-00, F02C7-224, F02C3-22
【公开号】CN204402668
【申请号】CN201520065385
【发明人】高飞, 高盼军, 周灿, 陈婕, 杨锋, 董长帅, 耿敬娟
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月29日