一种瓦斯氧化冷热电三联供系统的制作方法

本实用新型涉及冷热电三联供系统，尤其涉及一种高适用性的瓦斯氧化冷热电三联供系统。

背景技术：

瓦斯的主要成分是甲烷，是煤炭开采过程中的伴生气体，我国煤矿每年向大气排放的甲烷量达190亿m3，不仅造成了不可再生能源的严重浪费，也带来了严重的环境污染问题。当前煤矿瓦斯抽采泵站抽采出的瓦斯气体，其甲烷浓度一般在2％～30％，少量9％浓度以上的瓦斯气体用于内燃机发电，其余绝大部分低浓度瓦斯排空。

而甲烷具有很强的温室效应，相当于二氧化碳温室效应的21倍，对臭氧的破坏能力是二氧化碳的7倍。大量的排放对环境有着极大的危害。如果我们能够有效的减排并利用这部分能源，无论是从保护环境的角度还是缓解能源供给矛盾方面都有重要意义。

目前主要的瓦斯发电手段为内燃机或燃气轮机发电。这种发电方式对瓦斯浓度的区间和波动敏感性较高，并存在以下问题：(1)产生大量的氮氧化物，污染大气。因为内燃机启动后的工作温度在1200℃以上，在这一温度以上，氮气与氧气发生氧化反应，产生大量的有害气体一氮氧化物。(2)一般只能利用浓度在9％-30％区间的抽采瓦斯，并且一旦瓦斯浓度波动在2％，内燃机将自动停机进行保护，年运行小时数比较低，大量抽放瓦斯仍被排空。(3)内燃机做功主要靠燃爆产生的热量推动机械装置转化为动能，再转变为电能，因此机械装置磨损较高，平均5-6年将更换主设备，重复性投资大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种瓦斯氧化热电联供系统，适用于各种浓度的瓦斯气体，可以销毁95％以上的排空瓦斯，回收利用原来排放大气的能源，具有显著经济效益。瓦斯用于热电联产，降低甲烷排放造成的温室效应和大气污染，具有显著的社会效益。瓦斯氧化反应温度低于氮元素与氧气发生氧化反应的温度区间，降低氮氧化物的排放。利用超低浓度瓦斯资源建设分布式清洁能源体系，符合国家″以用促抽″的煤炭瓦斯治理方针。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种瓦斯氧化冷热电三联供系统，包括用于产生过热蒸汽的热蒸汽子系统及利用过热蒸汽能量进行发电的发电子系统，热蒸汽子系统包括安防装置、掺混装置、氧化装置和余热锅炉，瓦斯通过所述氧化装置形成高温烟气，高温烟气通过余热锅炉形成过热蒸汽；发电子系统包括蒸汽轮机、发电机；余热锅炉产生的过热蒸汽经过管路推动蒸汽轮机带动发电机发电；

还包括联供系统，联供系统包括供暖子系统和供冷子系统，蒸汽轮机产生的低压蒸汽分别流入供暖子系统产生暖气及流入所述供冷子系统产生低温水。

本实用新型的目的在于提供一种高适用性的瓦斯氧化冷热电三联供系统，该系统能够实现对各种浓度瓦斯的有效氧化，充分利用了瓦斯氧化释放的巨大热量，进行发电、供暖及制冷，实现排空瓦斯污染物的有效利用变废为宝，并替代煤矿现有燃煤锅炉，有效避免采煤副产品对大气的污染及冬季采暖通风燃煤污染，减轻煤炭开采过程中的污染。

附图说明

图1为本实用新型的瓦斯氧化冷热电三联供系统结构简图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的结构简图，其中箭头为流体流向，图中1为来自抽采站的瓦斯，2为安防装置，3为掺混装置，4为风机，5为氧化装置，6为余热锅炉，7为蒸汽轮机，8为发电机，9为供暖子系统，10为供冷子系统，11为凝汽器，12为循环水泵，13为烟囱。本实施例的一种瓦斯氧化冷热电三联供系统，包括热蒸汽子系统、发电子系统、联供系统，联供系统包括供暖子系统和供冷子系统。热蒸汽子系统主要包括安防装置2、掺混装置3、氧化装置5和余热锅炉6，来自抽采站的各种浓度瓦斯1通过输送管路经过安防装置2、掺混装置3形成适合使用的浓度区间的瓦斯，经过氧化装置5氧化生成高温烟气后进入余热锅炉6产生过热蒸汽，氧化装置在适当的温度下将经过调整到合理区间的瓦斯进行氧化反应释放出大量的高温烟气。发电子系统主要包括蒸汽轮机7、发电机8，余热锅炉6产生的过热蒸汽经过管路推动蒸汽轮机7带动发电机8发电。蒸汽轮机7产生的低压蒸汽流入供暖子系统9产生暖气，所述低压蒸汽流入供冷子系统10的溴化锂吸收式制冷机组产生低温水。氧化装置5和余热锅炉6产生的低温烟气均通过烟囱13排出。所述瓦斯氧化冷热电三联供系统还可包括用于将浓度瓦斯输送至氧化装置5的风机4，连接在蒸汽轮机7的排汽端、用于将蒸汽轮机排汽冷凝成水的凝汽器11，将冷凝水输送至余热锅炉6的循环水泵12。凝汽器11的冷凝水通过循环水泵12输至余热锅炉6。

本实施例的瓦斯氧化冷热电三联供系统的工艺流程如下：

各种浓度的瓦斯通过安防装置2，掺混装置3，经风机4输送至氧化装置5，在氧化装置5内的高温条件下发生氧化反应，并放出热量，低温烟气从烟囱13排出，高温烟气被抽出后送往余热锅炉6；高温烟气经过余热锅炉时，加热水生成过热蒸汽，烟气降温后从余热锅炉尾部排出，经烟囱排入大气，过热蒸汽被输送至蒸汽轮机7发电机8；过热蒸汽在蒸汽轮机机组内做功后温度和压力均降低，排汽通向凝汽器11；排汽进入凝汽器后，变为冷凝水，被循环水泵12抽取重新进入余热锅炉，循环利用；从蒸汽轮机低压段抽取部分低压蒸汽，送往供暖子系统9和溴化锂吸收式供冷子系统10；低压蒸汽作为溴化锂吸收式制冷机组的热媒，加热溴化锂水溶液，使溶液中水汽化，随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由供冷系统循环泵送回发生器，完成整个循环。本领域公知多种供冷子系统的工作原理，也并不局限于该溴化锂吸收式制冷机组

本实用新型所采用的一种瓦斯氧化热电联供系统：

(1)适用于各种浓度的瓦斯气体，可以销毁95％以上的排空瓦斯，回收利用原来排放大气的能源，具有显著经济效益。

(2)瓦斯用于热电联产，降低甲烷排放造成的温室效应和大气污染，具有显著的社会效益。

(3)瓦斯氧化反应温度低于氮元素与氧气发生氧化反应的温度区间，降低氮氧化物的排放。

(4)系统运行稳定，磨损极低。

(5)对余热实现了梯级利用，大大提高了系统的热能利用率。

(6)利用超低浓度瓦斯资源建设分布式清洁能源体系，符合国家″以用促抽″的煤炭瓦斯治理方针。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。