一种利用等离子炬处理低浓度甲烷的系统的制作方法

文档序号:11498526阅读:308来源:国知局

本实用新型一种利用等离子炬处理低浓度甲烷的系统,属于废气利用技术领域。



背景技术:

人们常见到的甲烷利用技术目前有CNG、LNG、甲烷发电等,但要求浓度均较高,一般在15%以上,即便是国内低浓度甲烷发电机组浓度也在10%以上方可,大量低于浓度低于10%的甲烷被直接排放在大气中,既浪费又污染,而甲烷的污染大气程度是二氧化碳的21倍。特别是煤矿低浓度抽放出的5%以下的甲烷,利用起来困难大、成本高,很不划算。

目前针对低浓度甲烷(10%以下)的处理,通常是采用乏风氧化的原理来处理,处理的过程是先使用丙烷燃烧将氧化室(RTO)保持可以把甲烷氧化的高温,甲烷氧化放热后一部分气体回去预热低浓度甲烷,一部分高温气体去进行加热锅炉等余热回收利用,甲烷氧化产生的热量可以保持氧化室(RTO)的温度使得低浓度甲烷可以持续的被氧化。而工业废气(化工行业)一般是通过催化剂还原成无害气体。

但是乏风氧化系统的初期投入成本高,国内很多单位进行过仿制,但都没有成功,国外的设备使用的场景需要甲烷浓度在1.18%,和国内的煤矿实际情况不太一样,国内只用一家成功的应用。

利用催化剂还原工业废气的现实情况是:1、国外催化剂昂贵,国产催化剂稍微便宜但使用寿命短,每半年或一年需要更换。中毒的催化剂含有大量有毒的重金属,需要专业的机构回收处理,处理时也要收取费用,处理成本高。

如何将低于浓度在10%以下的甲烷气体利用,以及将化工行业的工业废弃变废为宝,是一个亟需解决的问题。



技术实现要素:

本实用新型克服了现有技术存在的不足,提供了一种利用等离子炬处理低浓度甲烷的系统,利用等离子炬的特性,将低浓度甲烷及工业废气重组成简单分子并放出热量,再把热量回收利用。

为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:一种利用等离子炬处理低浓度甲烷的系统,包括煤矿总回风巷道气体和煤矿瓦斯抽采管道气体,所述煤矿总回风巷道气体通过自动配风装置将煤矿总回风巷道气体混入煤矿瓦斯抽采管道气体中,使得混合后的气体中甲烷的浓度不超过3%,所述混合后的气体通过管道与等离子炬组连接,通过等离子炬组对混合后的气体进行燃烧,燃烧后的高温气体通过管道进入热能发电机构进行发电后排放,所述热能发电机构发出的电能一部分通过输电线路与等离子炬组连接,供等离子炬组利用,剩余部分输通过输电线路送给用户端使用,所述等离子炬组为至少两个串接在一起的等离子体火炬。

所述自动配风装置包括风机和甲烷浓度传感器,所述甲烷浓度传感器设置在煤矿瓦斯抽采管道气体内,用于监测煤矿瓦斯抽采管道气体内的甲烷浓度,同时与风机电连接的控制模块根据甲烷浓度传感器反馈的甲烷浓度信号,控制风机工作,确保混合后的气体中甲烷的浓度为3%。

所述煤矿总回风巷道气体一部分用于与煤矿瓦斯抽采管道气体内的气体混合,剩余部分通过管道与等离子炬组连接。

所述热能发电机构产生的热水通过管道与热源利用设备连接。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:本实用新型利用等离子炬把煤矿排空的大量低浓度甲烷(煤矿煤矿总回风及煤矿瓦斯抽采浓度10%抽放系统)以及化工企业排放的工业废气处理成二氧化碳、水、氮气等,并可通过余热回收系统回收热量利用,利用100kw的等离子体火炬即可实现,将多个等离子体火炬串接在一起,反复对经过的气体进行燃烧,燃烧充分,彻底,大大提高了废气处理效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中:1为煤矿总回风巷道气体、2为煤矿瓦斯抽采管道气体、3为自动配风装置、4为热能发电机构、5为用户端、6为等离子体火炬、7为等离子体火炬。

具体实施方式

如图1所示,本实用新型一种利用等离子炬处理低浓度甲烷的系统,包括煤矿总回风巷道气体1和煤矿瓦斯抽采管道气体2,所述煤矿总回风巷道气体1通过自动配风装置3将煤矿总回风巷道气体1混入煤矿瓦斯抽采管道气体2中,使得混合后的气体中甲烷的浓度为3%,所述混合后的气体通过管道与等离子炬组连接,通过等离子炬组对混合后的气体进行燃烧,燃烧后的高温气体通过管道进入热能发电机构4进行发电后排放,所述热能发电机构4发出的电能一部分通过输电线路与等离子炬组连接,供等离子炬组利用,剩余部分输通过输电线路送给用户端5使用,所述等离子炬组为至少两个串接在一起的等离子体火炬6。

所述自动配风装置3包括风机和甲烷浓度传感器,所述甲烷浓度传感器设置在煤矿瓦斯抽采管道气体2内,用于监测煤矿瓦斯抽采管道气体2内的甲烷浓度,同时与风机电连接的控制模块根据甲烷浓度传感器反馈的甲烷浓度信号,控制风机工作,确保混合后的气体中甲烷的浓度为3%。

所述煤矿总回风巷道气体1一部分用于与煤矿瓦斯抽采管道气体2内的气体混合,剩余部分通过管道与等离子炬组连接。

所述热能发电机构4产生的热水通过管道与热源利用设备7连接。

当然,利用本实用新型也能进行工业废气处理,将工业废气通入等离子炬组进行燃烧处理,基本可以燃烧完有害的废气,将燃烧后的气体稍作处理即可排放。

本实用新型中让低浓度甲烷在高温等离子体作用下燃烧起来是关键,是整个技术的核心,其原理是利用kw级等离子体炬产生的高温(1500~4500℃)将甲烷分子瞬间变为离子状态,同时释放出巨大能量,这是甲烷普通燃烧产生热量所不能比拟的。

再将产生的热量进行工业化收集、利用(如发电等)。

本实用新型将巷道煤矿总回风通道内的煤矿总回风巷道气体1与煤矿瓦斯抽采管道气体2混合后,浓度控制在3%以下,低于瓦斯爆炸极限,再通入等离子体火炬6进行充分、反复燃烧,燃烧充分,彻底,大大提高了废气处理效果。

本实用新型利用等离子炬把煤矿排空的大量低浓度甲烷(煤矿总回风及煤矿瓦斯抽采浓度10%以下煤矿瓦斯抽采系统)以及化工企业排放的工业废气处理成二氧化碳、水、氮气等,并可通过余热回收系统回收热量利用。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明,但是本实用新型并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

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