抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统，矿井回风立井中产生的乏风流在通风机的抽送下沿着乏风流通道进入燃煤电厂附近的引风机，并在引风机的引导下进入锅炉进风通道，抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，在抽采瓦斯通道的起始端设置抽采瓦斯泵，抽采瓦斯泵将抽采瓦斯泵送进抽采瓦斯通道，抽采瓦斯沿着抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，与乏风流通道中的乏风流混合后通向所述引风机。本发明将抽采瓦斯混入乏风瓦斯中或稀释至安全浓度后参与锅炉燃烧，克服乏风瓦斯浓度普遍不足的缺点，同时最大限度利用难以被利用的那部分低浓度抽采瓦斯以及瓦斯燃气机组等富余的瓦斯，改善了电厂锅炉燃烧工况，显著提高了经济效益和社会效益。
【专利说明】抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统。
【背景技术】
[0002]在煤炭开采过程中，蕴藏在煤层中的大量瓦斯气体经常会涌入采掘空间。为确保开采安全并治理瓦斯，需要采用矿井通风排除矿井瓦斯。这样，大量的瓦斯将随着矿井通风排向大气，在浪费宝贵的瓦斯能源的同时，也会造成严重的大气污染。
[0003]特别是，我国煤炭资源较为丰富，但绝大部分煤田属于高瓦斯煤田，煤层瓦斯透气性较差。按照目前的技术，矿井瓦斯抽采利用率较低。因此，绝大部分瓦斯以矿井通风方式排入到大气中。而相当一部分矿井乏风流中的瓦斯含量在0.5%-0.75%之间，乏风流中含有大量瓦斯。
[0004]另外，在矿井中，为治理瓦斯超限，还经常采取瓦斯抽采措施。瓦斯抽采主要包括本煤层预抽、邻近层方式、采空区方式，为解决采煤工作面尤其是综采工作面局部瓦斯超限问题(如回风隅角瓦斯超限)，采空区抽采瓦斯因其工程量较小、成本低，解决回风隅角瓦斯超限效果明显，适应矿井综采机械化快速推进的需要而被矿井大量采用。采空区抽采的瓦斯由于瓦斯浓度低(大部分在3%-8%之间)，这部分瓦斯很难被利用(一般而言，低浓度瓦斯发电要求瓦斯最佳浓度为9.5%左右，8%以下的瓦斯发电能力将很小，瓦斯浓度低于6%时将不能维持机组运行)，一般都是被直接排放到大气中。
[0005]而在现实中，由于瓦斯极易燃烧，如能在煤炭燃烧时使瓦斯参与燃烧，将显著改善煤炭燃烧性能，瓦斯燃烧还可以产生大量热量，在节约燃煤的同时，也可以减少向大气排放的瓦斯量。这将产生极大的经济利益。因此，有必要设计一种安全地将矿井抽采瓦斯以及乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧的系统装置，以实现抽采瓦斯和乏风流中瓦斯参与燃烧发电。
[0006]图1即示出现有技术中的矿井乏风流瓦斯参与热电厂燃煤锅炉燃烧的系统。如图1所示，该系统包括乏风流通道、风量调节口、瓦斯防爆系统。乏风流通道一侧连接矿井主要通风机出风口，另一侧连接热电厂引风机入口。风量调节口的位置根据矿井乏风量和燃煤锅炉用风量确定，如乏风量大于热电厂用风量，则风量调节口设在矿井主要通风机出风口附近；如乏风量小于热电厂用风量，则风量调节口设在热电厂引风机入风口附近。在这一系统中，矿井乏风经矿井主要通风机抽出地面后，经地面设置的乏风流通道流入矿井口附近燃煤电厂的引风机，再由引风机送入电厂燃煤锅炉。
[0007]上述现有方案的缺陷在于:
[0008]1、上述系统采用乏风流参与燃煤锅炉燃烧，而乏风流瓦斯浓度较小，节煤效果不明显。近年来随着国家和煤矿企业对矿井安全的愈加重视，瓦斯防治工作几乎成了煤矿安全生产的头等大事，矿井通风能力不断加强，国家规定矿井总回风瓦斯浓度不超过0.75%，采区回风巷瓦斯浓度不超过1%，而一些较为严格的煤矿企业甚至要求瓦斯浓度更低(例如不超过0.8%)，这样，矿井总回风流中瓦斯浓度很难超过0.5%，乏风瓦斯参与燃烧时其浓度仍有提升的空间。[0009]2、抽采的部分瓦斯由于浓度较低而不能被燃气机组应用，导致抽采的大部分瓦斯或全部瓦斯没有办法利用，只能被直接排空。煤矿瓦斯抽采泵站或抽采瓦斯排空系统一般设在矿井回风井口附近，很大一部分从采空区抽采的8%以下的低浓度瓦斯或抽采的采空区瓦斯，由于在多数时间段浓度低于8%而被全部排空。
[0010]3、相当多的煤矿坑口电厂为矸石电厂，由于煤质不好，电厂燃煤机组运行较为困难，掺混的精煤比例相当大，而现有的方案对改善锅炉燃烧状况没有实现最大化。
【发明内容】
[0011]本发明提供一种抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统，旨在最大限度地提高电厂锅炉燃烧时的瓦斯利用率，并提高经济效益和社会效益。
[0012]具体而言，本发明提供一种抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统，其中，矿井回风立井中产生的乏风流在通风机的抽送下沿着乏风流通道进入燃煤电厂附近的引风机，并在引风机的引导下进入锅炉进风通道，抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，在抽采瓦斯通道的起始端设置抽采瓦斯泵，抽采瓦斯泵将抽采瓦斯泵送进抽采瓦斯通道，抽采瓦斯沿着抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，与乏风流通道中的乏风流混合后通向所述引风机。
[0013]优选地，在抽采瓦斯通道与乏风流通道之间的交汇处设置瓦斯扩散装置，用于抽采瓦斯与乏风流混合均匀。
[0014]更优选地，所述瓦斯扩散装置采用多排放管口在通道断面均匀布置的方式。
[0015]更优选地，在所述瓦斯扩散装置附近设置栅栏。
[0016]优选地，在抽采瓦斯通道和/或乏风流通道中设置瓦斯监测探头，以检测瓦斯浓度，并将监测数据上传到监控系统电脑中。
[0017]优选地，所述抽采瓦斯通道中设置管道电动阀门，根据混合后瓦斯浓度自动调节阀门开度，保持混合后瓦斯浓度处于特定比例，当混合后瓦斯浓度低于特定比例时，自动加大阀门开度直至全开，当混合后瓦斯浓度大于所述特定比例时，减小阀门开度以降低瓦斯浓度。
[0018]优选地，在抽采瓦斯通道中还设置抽采瓦斯调节口，以将多余的瓦斯顺利排出。
[0019]更优选地，在抽采瓦斯泵的出口侧以及瓦斯调节口进气流侧安装水封阻火器，以确保抽采瓦斯通道的安全及防火防爆。
[0020]本发明将抽采瓦斯混入乏风瓦斯中或稀释至安全浓度后参与锅炉燃烧，克服了乏风瓦斯浓度普遍不足的缺点，同时最大限度利用了难以被利用的那部分低浓度抽采瓦斯以及瓦斯燃气机组等富余的瓦斯，改善了电厂(尤其是矸石电厂)锅炉燃烧工况，加大了矸石利用程度，显著提高了经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1示出现有技术中的矿井乏风流瓦斯参与热电厂燃煤锅炉燃烧的系统；
[0022]图2示出根据本发明的抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧的系统。
【具体实施方式】
[0023]在下文中，相同的附图标记指代相同的元件。[0024]本发明考虑采用通过管道将抽采的瓦斯混入参与热电厂锅炉燃烧的矿井乏风瓦斯风流，一通参与燃烧。这样，在充分利用矿井乏风流的同时，还将高浓度的抽采瓦斯稀释至安全值以下并加以利用，提高了瓦斯利用率，改善了电厂锅炉燃煤燃烧性能。
[0025]图2示出根据本发明的抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧的系统。如图2所示，矿井回风立井I中产生的乏风流在通风机2的抽送下沿着乏风流通道进入燃煤电厂附近的引风机8，并在引风机8的引导下进入热电厂锅炉进风通道10。在乏风流通道上可设置风量调节口 4，用于调节乏风流风量。特别地，当乏风流风量大于热电厂用风量时，风量调节口 4设在通风机2附近；当乏风流风量小于热电厂用风量时，风量调节口 4设在引风机8附近。
[0026]另外，如图2所示，另一条风道一抽采瓦斯通道也汇入乏风流通道。在抽采瓦斯通道的起始端设置抽采瓦斯泵11，抽采瓦斯泵11将抽采到的瓦斯泵送进抽采瓦斯通道，抽采瓦斯沿着抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，与乏风流通道中的乏风流混合后通向燃煤电厂附近的引风机8。
[0027]优选地，可以在抽采瓦斯通道与乏风流通道之间的交汇处设置瓦斯扩散装置15，例如可采用多排放管口在通道断面上均匀布置的方式，如四管口、五管口或九管口等形式，以利于抽采瓦斯与乏风流混合均匀。同时，可以考虑在瓦斯扩散装置15附近(例如上风侧5米至下风侧30米的范围内)设置栅栏18、19，以禁止人员进入，确保现场人员安全。
[0028]另外，为了有效监测管道中瓦斯流动情况，还可以在抽采瓦斯通道和/或乏风流通道中设置瓦斯监测探头16、17，以监测矿井总回风、抽采瓦斯及混合后瓦斯浓度。探头17可设置在扩散装置15的下风侧栅栏18处，将数据上传到监控系统电脑中，监控系统可同时采集矿井总回风及抽放管路中瓦斯浓度。
[0029]抽采瓦斯通道中还可设置管道电动阀门14，该阀门14为自动控制的电动调节阀门，根据混合后瓦斯浓度自动调节阀门开度，保持混合后瓦斯浓度处于特定比例(例如
0.75%或1%，优选1%)。当混合后瓦斯浓度低于特定比例(例如，1%)时，自动加大阀门开度直至全开，当混合后瓦斯浓度大于所述特定比例时，减小阀门开度以降低瓦斯浓度。当矿井总回风中瓦斯浓度超过另一特定比例(足以视为矿井瓦斯涌出异常)时，自动关闭阀门。电动阀门14可具有手动模式，以保证在异常情况下能够手动关闭。
[0030]在乏风流防爆系统中，当乏风流中瓦斯浓度超过1%时，监测探头指示自动切断电厂引风机电源，防止发生瓦斯事故，乏风可全部由风量调节口排出，并尽快打开通风机附近的风门3，以减少通风阻力，保持矿井正常通风。
[0031]在抽采瓦斯通道中还可设置抽采瓦斯调节口 13，以将多余的瓦斯顺利排出。为保证瓦斯能够优先全部进入乏风流通道，瓦斯扩散装置15应有足够的负压(此负压通常由热电厂引风机提供)，通过负压将管路中的瓦斯吸入通道内，必要时可在乏风流通道中设置风压调节设施，例如在瓦斯扩散装置15上风侧的栅栏处设置调节风门3，以保证负压。
[0032]此外，为了有效地排空管道积水，还可以在抽采瓦斯通道上设置抽采瓦斯三通排空阀12。当抽采瓦斯通道中的电动阀门14全开时，在抽采瓦斯三通排空阀12内应为负压，负压值一般可为50Pa左右。
[0033]优选地，为确保抽采瓦斯通道安全且防火防爆，可以在抽采瓦斯泵11的出口侧以及瓦斯调节口 13进气流侧安装水封阻火器20、21。同时还可以考虑在管道上沿路程等间距安装喷雾装置5，对瓦斯进行雾送防爆。水封阻火器的安装应尽可能靠近入口或出口，这样，抽采瓦斯调节口 13和电动阀门14的安装位置将紧靠相应通道，具体安装位置以方便安装、操作及维护为宜。
[0034]由于抽采瓦斯流量较小而便于用管道输送，当回风井筒距离热电厂较远或由于地形条件限制无法施工来输送乏风瓦斯时，可单独输送抽采瓦斯至热电厂引风机附近，随后再增加一段送风通道来稀释抽采瓦斯。
[0035]矿井抽采的低浓度瓦斯或高浓度瓦斯达到利用价值时，一般都采用燃气机组进行发电，为提高燃气机组效率并减少机组台数，单台燃气发电机装机容量目前有增大的趋势。由于矿井瓦斯涌出量并非恒定值，这样抽采的瓦斯量一般都大于机组总利用量，一般大于机组总利用量的15%以上甚至更多，多余的瓦斯将直接排空放掉，浪费大量能源。因此可以利用管道将这部分瓦斯输送到乏风流通道中进行混合，以实现对瓦斯的充分利用。在此输送管道中，也可设置电动阀门进行调节。
[0036]概括而言，本发明通过管道将抽采的瓦斯混入参与热电厂锅炉燃烧的矿井乏风流中，一通参与燃烧，有效地提高了瓦斯利用率，极大改善了电厂锅炉燃煤燃烧性能，尤其对矸石电厂意义更大。同时，通过监控系统监测混合后瓦斯浓度、矿井总回风流中瓦斯浓度、抽采瓦斯浓度，尤其在抽采瓦斯输送管路中安设电动调节阀门，监控系统根据监测的瓦斯浓度，自动对电动阀门进行阀门开度调节，确保了瓦斯得以安全地最大化利用，并在瓦斯涌出异常时，自动关闭抽采瓦斯输送阀门，实现抽采瓦斯输送的全系统的自动控制。
[0037]特别地，将抽采瓦斯混入乏风瓦斯中或稀释至安全浓度后参与锅炉燃烧，克服了乏风瓦斯浓度普遍不足的缺点，同时最大限度利用了难以被利用的那部分低浓度抽采瓦斯以及瓦斯燃气机组等富余的瓦斯，改善了电厂(尤其是矸石电厂)锅炉燃烧工况，加大了矸石利用程度，显著提高了经济效益和社会效益。
[0038]本领域技术人员还可以理解的是，本发明的保护范围并不仅限于上述实施例，所有对本发明的等同变换均落在本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种抽采瓦斯参混乏风瓦斯参与燃煤锅炉燃烧系统，其中，矿井回风立井中产生的乏风流在通风机的抽送下沿着乏风流通道进入燃煤电厂附近的引风机，并在引风机的引导下进入锅炉进风通道，其特征在于: 抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，在抽采瓦斯通道的起始端设置抽采瓦斯泵，抽采瓦斯泵将抽采瓦斯泵送进抽采瓦斯通道，抽采瓦斯沿着抽采瓦斯通道汇入乏风流通道，与乏风流通道中的乏风流混合后通向所述引风机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在抽采瓦斯通道与乏风流通道之间的交汇处设置瓦斯扩散装置，用于抽采瓦斯与乏风流混合均匀。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述瓦斯扩散装置采用多排放管口在通道断面均匀布置的方式。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，在所述瓦斯扩散装置附近设置栅栏。
5.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，在抽采瓦斯通道和/或乏风流通道中设置瓦斯监测探头，以检测瓦斯浓度，并将监测数据上传到监控系统电脑中。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽采瓦斯通道中设置管道电动阀门，根据混合后瓦斯浓度自动调节阀门开度，保持混合后瓦斯浓度处于特定比例，当混合后瓦斯浓度低于特定比例时，自动加大阀门开度直至全开，当混合后瓦斯浓度大于所述特定比例时，减小阀门开度以降低瓦斯浓度。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在抽采瓦斯通道中还设置抽采瓦斯调节口，以将多余的瓦斯顺利排出。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在抽采瓦斯泵的出口侧以及瓦斯调节口进气流侧安装水封阻火器，以确保抽采瓦斯通道的安全及防火防爆。
【文档编号】F23L7/00GK103912891SQ201410117814
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月26日 优先权日:2014年3月26日
【发明者】周成军, 于瑞雪 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华神东煤炭集团有限责任公司