一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，包括依靠瓦斯氧化燃烧装置对瓦斯进行氧化燃烧的步骤，其特征在于，在瓦斯氧化燃烧装置的进气通道和出气通道中设置水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料，并按照固定时间间隔循环切换进气通道和出气通道的进出气方向，实现对进气中水分和/或硫分的吸附处理，同时使得出气通道中实现对水分和/或硫分的脱附处理。本发明专利技术能够对进气进行预处理，以提高热能利用效率并提高安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法
本专利技术涉及能源利用领域；特别是涉及一种对低浓度瓦斯热能利用的基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法。
技术介绍
低浓度瓦斯是指甲烷浓度低于30%的煤层气，分为风排瓦斯（“乏风”）和抽放瓦斯两部分。其中，乏风瓦斯是指甲烷浓度低于0．75%的煤矿瓦斯。据有关部门统计，中国每年由乏风排入大气的甲烷相当于西气东输1年的输气量，产生的温室气体效应约为2亿吨二氧化碳当量。故乏风瓦斯及低浓度瓦斯（尤其是浓度＜8%无法直接发电利用的低浓度瓦斯）通过蓄热氧化技术进行利用的途径，在煤矿现场已有工业应用案例。该技术在销毁处理甲烷的同时，又可输出热能满足多种煤矿负荷（用电、供热及制冷）需求，实现减排二氧化碳并提供替代能源解决方案的双重功效。然而，如使用瓦斯蓄热氧化技术供给煤矿各种负荷，当气源不足难以全部满足最大负荷时，则系统需要配置辅助的负荷供应设备。当负荷变化幅度较大时又会导致氧化供热系统的利用效率偏低等问题。以瓦斯蓄热氧化供热系统为例，当瓦斯气源不足时，瓦斯蓄热氧化供热系统输出能力不足以满足全部供热负荷，则需辅助配置燃气锅炉或其他的供热途径来进行补充满足。同时因采暖季昼夜平均气温相差较大，瓦斯蓄热氧化供热系统建设规模虽不能满足夜间最大负荷需求，而白天时段瓦斯蓄热氧化供热系统的输出能力却有富裕，存在一定的供暖能力“浪费”。如增加瓦斯蓄热氧化供热系统的储热功能，利用“削峰填谷”的作用，储存白天时段低负荷期的热能，增加夜间时段高负荷期的供热输出能力，可最大程度的利用瓦斯蓄热氧化供热系统的输出能力，并使得瓦斯蓄热氧化供热系统建设规模的选择更有经济性，节约投资建设成本及运行费用。该“削峰填谷”的储能设计思路同样适用于瓦斯蓄热氧化发电、制冷或冷热电联供系统。专利技术专利[201510068174.6]涉及一种瓦斯氧化装置及其操作方法，设置了二级浓度调节装置，并通过掺混尾气的方式稀释新的瓦斯气，同时利用尾气的热能。专利技术专利[201110276483.4]是一种两床立式结构的通风瓦斯氧化系统，在瓦斯蓄热氧化装置的氧化室外壁内设置模式壁换热面，并在模式壁换热面内侧设置内部隔热层，用于控制模式壁的吸热量，即氧化装置与余热回收装置为一体化设计。专利技术专利[201510272395.5]公开了一种乏风瓦斯氧化装置，在氧化炉本体底部设置进气口及加热装置，启动阶段借助加热装置、陶瓷旋流器的升温情况，逐步通入乏风瓦斯，达到启动温度加快的效果，节省启动阶段能量消耗。上述三个现有专利技术均为氧化装置的固定输出模式，即最大输出能力受制于瓦斯气源浓度，且在低负荷时瓦斯蓄热氧化利用系统的利用率较低，无法通过储存低负荷时氧化装置输出热量，并在高负荷时释放热量，以实现负荷的“削峰填谷”。另外，煤矿实际抽采的瓦斯气及乏风瓦斯在不同地区煤层赋存条件不同，气源组分亦具有较大差异，如位于新疆乌鲁木齐的煤矿，瓦斯气中H2S含量较高，如直接进行蓄热燃烧（氧化）利用，会对系统管路、阀门、仪表及设备产生酸腐蚀，影响运行寿命和系统安全。而通常采用的脱硫处理技术为吸收法（湿法脱硫等技术），在进入蓄热燃烧（氧化）利用系统之前，对气源进行脱硫的预处理。这一预处理过程并不能将H2S完全的脱除，通常仅能处理至达排放指标以下，在随气源进入瓦斯蓄热燃烧反应器之后仍会对蓄热室内装填的蓄热填料产生缓慢腐蚀（惰性蓄热填料，一般为商业化成品，因人工合成导致组分复杂，长期运行易产生酸腐蚀），影响运行安全。另外，此类脱硫技术系统设备庞大、操作复杂，投资较高，并会显著增加气源输送阻力，产生较高的运行费用。超低浓度瓦斯蓄热氧化系统的瓦斯混合气气源亦可能含有液态游离水，其游离水来源有2个部分：一方面是来自井下抽采瓦斯含有水分，另一方面是抽采瓦斯流经湿式低浓度瓦斯输送安全保障系统携带至管输气流中的水分。脱水通常在气源输送段使用机械式脱水器（重力式、金属丝网等）进行。现场运用的结果表明，机械式脱水器脱水效果并并不理想，仍有大量液态游离水可能进入瓦斯蓄热燃烧反应器，并在升温气化过程吸收甲烷氧化热，减少蓄热氧化装置的输出热量，影响热能利用效率（发电效率、制冷效率或供热效率等）。上述三个现有的瓦斯氧化装置专利，也均未涉及气源含硫及含有液态游离水分问题的解决方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所首要考虑解决的技术问题是：怎样提供一种能够对进气进行预处理，以提高热能利用效率并提高安全性能的基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法；并进一步考虑怎样解决能够更好地适应负荷变化情况，提高低负荷时对乏风瓦斯以及低浓度的瓦斯的热能利用率的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，包括依靠瓦斯氧化燃烧装置对瓦斯进行氧化燃烧的步骤，其特征在于，在瓦斯氧化燃烧装置的进气通道和出气通道中设置水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料，并按照固定时间间隔循环切换进气通道和出气通道的进出气方向，使得进气通道内依靠水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料实现对进气中水分和/或硫分的吸附处理，同时使得出气通道中依靠出气的余热温度实现对水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料在上一循环时间段内吸附水分和/或硫分的脱附处理。这样，可以依靠吸脱附填料层吸附处理掉进气中夹杂的水分、硫分，避免水分导致燃烧不充分，以及硫分导致的燃烧室内壁腐蚀问题，提高了燃烧效率并延长了燃烧室使用寿命，提高了安全性。而且，如此循环，无需更换材料，就达到了对进气杂质的永久处理效果，处理非常方便可靠且高效。上述方法，可以采用以下的瓦斯氧化燃烧装置实现，该瓦斯氧化燃烧装置包括壳体，壳体内部设置有燃烧室，燃烧室内设置有辅助燃烧器，燃烧室下方还设置有相通并用于进出气的进出气结构，还设置有取热利用系统，取热利用系统包括设置在燃烧室上方的高温气取气口，以及和高温气取气口相连的换热及热能利用设备；所述进出气结构包括连通设置于燃烧室下端的四个水平并列的进出气腔室，每个进出气腔室内均设置有蓄放热填料层和吸脱附填料层，吸脱附填料层内设置有水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料；每个进出气腔室下端均安装连接有进气支路管道和出气支路管道，进气支路管道上设置有进气切换阀且连接到进气主路管道，进气主路管道设置进气主风机，出气支路管道上设置有出气切换阀且连接到出气主路管道，出气主路管道连接到烟囱出气。该瓦斯氧化燃烧装置结构简单，实施方便，且能够实现本申请的方法对进气中水分和/或硫分的脱附处理。上述方法，还可以采用以下的瓦斯氧化燃烧装置实现，该瓦斯氧化燃烧装置包括壳体，壳体内部设置有燃烧室，以及和燃烧室相通并用于进出气的进出气结构，还设置有取热利用系统，其中，取热利用系统包括设置在壳体内部的熔盐换热器，熔盐换热器内具有熔盐腔道并填充有熔盐，熔盐腔道分别和熔盐流入管道以及熔盐流出管道相连，熔盐流入管道和熔盐流出管道外端连接出壳体并连接到供暖换热构件，所述熔盐流入管道或者熔盐流出管道上设置有熔盐循环泵使其构成熔盐循环通道，所述供暖换热构件用于形成用户侧供暖，取热利用系统还包括和供暖换热构件并联设置的一个熔盐储罐；所述进出气结构包括连通设置于燃烧室下端的四个水平并列的进出气腔室，每个进出气腔室内均设置有蓄放热填料层和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，包括依靠瓦斯氧化燃烧装置对瓦斯进行氧化燃烧的步骤，其特征在于，在瓦斯氧化燃烧装置的进气通道和出气通道中设置水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料，并按照固定时间间隔循环切换进气通道和出气通道的进出气方向，使得进气通道内依靠水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料实现对进气中水分和/或硫分的吸附处理，同时使得出气通道中依靠出气的余热温度实现对水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料在上一循环时间段内吸附水分和/或硫分的脱附处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，包括依靠瓦斯氧化燃烧装置对瓦斯进行氧化燃烧的步骤，其特征在于，在瓦斯氧化燃烧装置的进气通道和出气通道中设置水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料，并按照固定时间间隔循环切换进气通道和出气通道的进出气方向，使得进气通道内依靠水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料实现对进气中水分和/或硫分的吸附处理，同时使得出气通道中依靠出气的余热温度实现对水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料在上一循环时间段内吸附水分和/或硫分的脱附处理。2.如权利要求1所述的一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，其特征在于，采用以下的瓦斯氧化燃烧装置实现，该瓦斯氧化燃烧装置包括壳体，壳体内部设置有燃烧室，燃烧室内设置有辅助燃烧器，燃烧室下方还设置有相通并用于进出气的进出气结构，还设置有取热利用系统，取热利用系统包括设置在燃烧室上方的高温气取气口，以及和高温气取气口相连的换热及热能利用设备；所述进出气结构包括连通设置于燃烧室下端的四个水平并列的进出气腔室，每个进出气腔室内均设置有蓄放热填料层和吸脱附填料层，吸脱附填料层内设置有水分吸附剂填料和/或硫分吸附剂填料；每个进出气腔室下端均安装连接有进气支路管道和出气支路管道，进气支路管道上设置有进气切换阀且连接到进气主路管道，进气主路管道设置进气主风机，出气支路管道上设置有出气切换阀且连接到出气主路管道，出气主路管道连接到烟囱出气。3.如权利要求1所述的一种基于脱硫脱水预处理的瓦斯氧化燃烧利用方法，其特征在于，采用以下的瓦斯氧化燃烧装置实现，该瓦斯氧化燃烧装置包括壳体，壳体内部设置有燃烧室，以及和燃烧室相通并用于进出气的进出气结构，还设置有取热利用系统，其中，取热利用系统包括设置在壳体内部的熔盐换热器，熔盐换热器内具有熔盐腔道并填充有熔盐，熔盐腔道分别和熔盐流入管道以及熔盐流出管道相连，熔盐流入管道和熔盐流出管道外端连接出壳体并连接到供暖换热构件，所述熔盐流入管道或者熔盐流出管道上设置有熔盐循环泵使其构成熔盐循环通道，所述供暖换热构件用于形成用户侧供暖，取热利用系统还包括和供暖换热构件并联设置的一个熔盐储罐；所述进出气结构包括连通设置于燃烧室下端的四个水平并列的进出气腔室，每个进出气腔室内均设置有蓄放热填料层和所述熔盐换热器，所述熔盐流入管道以及熔盐流...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏飞，苟小龙，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50