利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置的制作方法

本实用新型属于煤矿低浓度瓦斯利用、余热回收利用领域，具体涉及一种利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置。

背景技术：

瓦斯是仅次于二氧化碳的主要温室气体，单位质量瓦斯所产生的温室效应相当于同质量二氧化碳的21倍。煤炭在开采中，往往同时伴生大量瓦斯气体，这是主要的瓦斯工业排放源之一，减少煤矿的瓦斯排放，可以有效减少温室气体的排放。同时，煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是优质洁净的气体能源。如果将煤矿生产过程中的不同浓度的瓦斯收集起来加以利用，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故，改善矿区生产生活条件，又有利于增加清洁能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、节约资源、保护环境的多重目标。

我国煤矿安全规程中规定：通风瓦斯中甲烷浓度不得高于0.75%，实际为确保矿井生产安全，各煤矿一般均将浓度控制在0.3%左右。当前因国际清洁发展机制（cleandevelopmentmechanism，cdm）收益大幅下降，单纯氧化乏风无经济效益，例如重庆松藻矿务局和郑煤集团6万方乏风氧化项目均己停运。此外，蓄热氧化装置排出的热风氧含量相对高，例如煤泥等特定可燃物料容易被氧化或自燃。

目前，针对利用低浓度瓦斯氧化进行煤矿煤泥干燥的专利技术为《超低浓度瓦斯氧化发电及煤泥干燥、制冷热一体化系统》（专利号201610060288.0），其主要是通过低浓度氧化产生的高温烟气驱动余热锅炉产生高温高压蒸汽，然后通过减温减压装置对高温高压蒸汽进行减温减压，再利用减温减压后的蒸汽对煤泥进行干燥。该技术存在着以下技术局限性，一是高温高压蒸汽直接减温减压造成了大量的高品质能源浪费，二是针对湿度特别大的煤泥，仅利用压力和温度较低的过热蒸汽，无法实现对煤泥的完全干燥。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，性能可靠，利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置，其结构特点在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、烟囱、内燃机组、第一烟气换热装置、混气装置、第二烟气换热装置、打散装置、第一输送器、烟气干燥机、第二输送器、旋风除尘器和湿式除尘器，所述掺混装置的出气口与蓄热氧化装置的进气口连接，且在掺混装置的出气口安装有瓦斯浓度测量仪，所述蓄热氧化装置的低温烟气出口分别与掺混装置的烟气进口和烟囱的烟气进口连接，且在掺混装置的烟气进口和烟囱的烟气进口分别安装有第二阀门和第三阀门，所述蓄热氧化装置的高温烟气出口分别与混气装置的高温烟气进口和第二烟气换热装置的烟气进口连接，且在混气装置的高温烟气进口和第二烟气换热装置的烟气进口分别安装有第六阀门和第七阀门，所述内燃机组的烟气出口分别与混气装置的低温烟气进口和第一烟气换热装置的烟气进口连接，且在混气装置的低温烟气进口和第一烟气换热装置的烟气进口分别安装有第五阀门和第四阀门，所述第一烟气换热装置的烟气出口和第二烟气换热装置的烟气出口同时与烟囱的烟气进口连接，所述混气装置的烟气出口与烟气干燥机的烟气进口连接，且在混气装置的烟气出口安装有氧气浓度测量仪和温度测量仪，所述打散装置的进料口连接有煤矿湿物料，所述打散装置的出料口与第一输送器的进料口连接，所述第一输送器的出料口与烟气干燥机的进料口连接，所述烟气干燥机的烟气出口与旋风除尘器的烟气进口连接，所述烟气干燥机的出料口与第二输送器的进料口连接，所述旋风除尘器的出粉口与第二输送器的进料口连接，所述旋风除尘器的烟气出口与湿式除尘器的烟气进口连接，所述湿式除尘器的烟气出口与烟囱的烟气进口连接。

进一步而言，所述掺混装置设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，所述掺混装置的烟气进口与蓄热氧化装置的低温烟气出口连接，且在掺混装置的烟气进口安装有第二阀门，所述掺混装置的空气进口连接有新鲜空气，且在掺混装置的空气进口安装有第一阀门，所述掺混装置的瓦斯进口连接有低浓度瓦斯，所述低浓度瓦斯的浓度小于8%。

进一步而言，所述内燃机组设置有瓦斯进口，所述内燃机组的瓦斯进口连接有其它浓度瓦斯，所述其它浓度瓦斯的浓度大于或等于8%。

进一步而言，所述第一烟气换热装置包括烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供制冷、供暖和生活热水。

进一步而言，所述第二烟气换热装置包括余热锅炉、烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供电力、制冷、供暖和生活热水。

进一步而言，所述烟气干燥机的排气经过两级除尘装置进行除尘。

进一步而言，所述混气装置的烟气出口设置有氧气浓度测量仪和温度测量仪，通过测量氧气浓度值和温度值，指导调节第六阀门和第五阀门的开度，调节进入混气装置的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机内引起煤矿湿物料自燃。

进一步而言，所述掺混装置的出口设置有瓦斯浓度测量仪，利用瓦斯浓度测量仪测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门和第二阀门的开度，调节进入掺混装置的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，合理设计利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的余热综合利用系统，从而实现：合理控制进入蓄热氧化装置中瓦斯混合气的瓦斯浓度，从而提高蓄热氧化装置的运行性能和运行安全可靠性；有效利用氧气浓度较低和温度较低的内燃机尾气，合理控制混气装置输送的混合烟气中氧气浓度和混合烟气温度，增强对混合烟气中氧气浓度的控制，避免煤矿湿物料在干燥中发生燃烧，提高烟气干燥装置的运行安全性；在满足对煤矿湿物料进行干燥的同时，充分回收利用了烟气余热，满足了煤矿各类用户用电、采暖、制冷、生活热水等不同的用能需求，增加了该技术的经济附加值，由此可见，本实用新型具有较大的实际运用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置包括掺混装置1、蓄热氧化装置2、烟囱3、内燃机组4、第一烟气换热装置5、混气装置6、第二烟气换热装置7、打散装置8、第一输送器9、烟气干燥机10、第二输送器11、旋风除尘器12和湿式除尘器13。

本实施例中的掺混装置1的出气口与蓄热氧化装置2的进气口连接，且在掺混装置1的出气口安装有瓦斯浓度测量仪25，蓄热氧化装置2的低温烟气出口分别与掺混装置1的烟气进口和烟囱3的烟气进口连接，且在掺混装置1的烟气进口和烟囱3的烟气进口分别安装有第二阀门22和第三阀门23，蓄热氧化装置2的高温烟气出口分别与混气装置6的高温烟气进口和第二烟气换热装置7的烟气进口连接，且在混气装置6的高温烟气进口和第二烟气换热装置7的烟气进口分别安装有第六阀门28和第七阀门29。

本实施例中的内燃机组4的烟气出口分别与混气装置6的低温烟气进口和第一烟气换热装置5的烟气进口连接，且在混气装置6的低温烟气进口和第一烟气换热装置5的烟气进口分别安装有第五阀门27和第四阀门26，第一烟气换热装置5的烟气出口和第二烟气换热装置7的烟气出口同时与烟囱3的烟气进口连接，混气装置6的烟气出口与烟气干燥机10的烟气进口连接，且在混气装置6的烟气出口安装有氧气浓度测量仪30和温度测量仪31。

本实施例中的打散装置8的进料口连接有煤矿湿物料104，打散装置8的出料口与第一输送器9的进料口连接，第一输送器9的出料口与烟气干燥机10的进料口连接，烟气干燥机10的烟气出口与旋风除尘器12的烟气进口连接，烟气干燥机10的出料口与第二输送器11的进料口连接，旋风除尘器12的出粉口与第二输送器11的进料口连接，旋风除尘器12的烟气出口与湿式除尘器13的烟气进口连接，湿式除尘器13的烟气出口与烟囱3的烟气进口连接。

在本实施例中，掺混装置1设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，掺混装置1的烟气进口与蓄热氧化装置2的低温烟气出口连接，且在掺混装置1的烟气进口安装有第二阀门22，掺混装置1的空气进口连接有新鲜空气101，且在掺混装置1的空气进口安装有第一阀门21，掺混装置1的瓦斯进口连接有低浓度瓦斯102，低浓度瓦斯102的浓度小于8%。

在本实施例中，内燃机组4设置有瓦斯进口，内燃机组4的瓦斯进口连接有其它浓度瓦斯103，其它浓度瓦斯103的浓度大于或等于8%。

在本实施例中，第一烟气换热装置5包括烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供制冷、供暖和生活热水；第二烟气换热装置7包括余热锅炉、烟气型吸收式制冷机、烟气型吸收式热泵或间接式烟气换热器等设备，用于回收利用烟气余热，为煤矿各类用户提供电力、制冷、供暖和生活热水。

在本实施例中，烟气干燥机10的排气经过两级除尘装置进行除尘。

在本实施例中，混气装置6的烟气出口设置有氧气浓度测量仪30和温度测量仪31，通过测量氧气浓度值和温度值，指导调节第六阀门28和第五阀门27的开度，调节进入混气装置6的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置6得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机10内引起煤矿湿物料自燃。

在本实施例中，掺混装置1的出口设置有瓦斯浓度测量仪25，利用瓦斯浓度测量仪25测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门21和第二阀门22的开度，调节进入掺混装置1的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置1得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气。

本实施例涉及的利用低浓度瓦斯实现煤矿湿物料烘干的烟气余热利用装置的调节方法如下：

打开并调节第一阀门21和第二阀门22，浓度小于8%的低浓度瓦斯102进入掺混装置1与新鲜空气101和来自蓄热氧化装置2的低温烟气进行混合，得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气，瓦斯混合气进入蓄热氧化装置2进行氧化后产生高温烟气和低温烟气，打开并调节第三阀门23，多余的低温烟气通过烟囱3排放，打开并调节第六阀门28和第七阀门29，高温烟气分别进入混气装置6和第二烟气换热装置7，蓄热氧化装置2产生的高温烟气在第二烟气换热装置7内进行余热回收后通过烟囱3对外排放。

打开并调节第四阀门26和第五阀门27，浓度大于8%的其它浓度瓦斯103进入内燃机组4进行燃烧做功后所产生的烟气分别进入第一烟气换热装置5和混气装置6，内燃机组4所产生的烟气在第一烟气换热装置5内进行余热回收后通过烟囱3对外排放。

来自蓄热氧化装置2的高温烟气和来自内燃机组4的低温烟气在混气装置6内进行混合，得到氧气浓度小于14%的混合烟气，混合烟气进入烟气干燥机10，煤矿湿物料104先进入打散装置8，对煤矿湿物料104中的大颗粒物料进行碎化，碎化后的煤矿湿物料104通过第一输送器9输送至烟气干燥机10，被来自混气装置6的混合烟气加热，形成干燥物料后，再由第二输送器11输送至物料储存地点，烟气干燥机10排出的烟气首先经过旋风除尘器12进行第一级除尘，然后再进入湿式除尘器13进行第二级除尘，最后再通过烟囱3对外排放，旋风除尘器12收集的粉尘物料进行回收，通过第二输送器11输送至物料储存地点。

此时，利用瓦斯浓度测量仪25测量得到的瓦斯浓度值，来指导调节第一阀门21和第二阀门22的开度，调节进入掺混装置1的新鲜空气流量和低温烟气流量，从而控制掺混装置1得到瓦斯浓度范围在0.3～1.2%之间的瓦斯混合气。

利用氧气浓度测量仪30和温度测量仪31测得的氧气浓度值和温度值，来指导调节第六阀门28和第五阀门27的开度，调节进入混气装置6的高温烟气流量和低温烟气流量，从而控制混气装置6得到氧气浓度小于14%的混合烟气，以及控制混合烟气的温度，防止在烟气干燥机10内引起煤矿湿物料自燃。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。