本发明专利技术公开了一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，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，其特征在于，取热利用系统包括设置在壳体内部的熔盐换热器。本发明专利技术相比常规的瓦斯蓄热氧化装置，具有系统运行安全可靠性更佳、换热及燃烧过程可控性更好、负荷适应能力更优及利于降低系统投资及运行费用等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种低浓度瓦斯氧化热利用装置
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低浓度瓦斯氧化热利用装置。
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”。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种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低浓度瓦斯氧化热利用装置。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：一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，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，其特征在于，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。这样，采用熔盐得到的取热利用系统，利用了熔盐热容量大的特点，依靠设置的熔盐储罐，在用户侧供暖低负荷时，能够将多余的热量存储于熔盐储罐内，然后在供暖需求大的时候再将熔盐储罐内的热量导出进行供热。故实现了“削峰填谷”的作用效果，使其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。作为优化，所述熔盐储罐内部相隔形成有一个高温腔室和低温腔室，高温腔室外壁设置有连通到熔盐流出管道的储罐熔盐流入管道，储罐熔盐流入管道上串联设置有储罐熔盐进口阀和储罐熔盐泵，高温腔室外部还设置有连通到熔盐流出管的储罐熔盐流出管道，储罐熔盐流出管道连接于储罐熔盐流入管道前方（方位描述以管路中熔盐流动向前的方向为前，相反方向为后）且在二者之间的熔盐流出管道上还设置有熔盐至热用户调节阀；所述熔盐储罐的低温腔室连通设置于熔盐流入管道中，所述高温腔室和低温腔室之间连通设置且在连通位置设置有高温至低温熔盐调节阀。这样，当用户侧负荷较小，燃烧室热量输出值大于用户侧负荷时，可以通过调节熔盐至热用户调节阀减小流量，同时打开储罐熔盐进口阀和储罐熔盐泵以及高温至低温熔盐调节阀，使得多余的部分高温熔盐流入到熔盐储罐的高温腔室中将热量储备起来。当用户侧负荷较大，燃烧室热量输出值小于用户侧负荷时，可以调节熔盐至热用户调节阀全部打开，关闭储罐熔盐进口阀和储罐熔盐泵，高温至低温熔盐调节阀保持打开畅通，使得燃烧室和熔盐储罐共同为用户侧输入高温熔盐提供热量。当燃烧室热量输出和用户侧供需平衡或者熔盐储罐已经充满高温熔盐无需进行高温熔盐补充时，完全打开熔盐至热用户调节阀，同时关闭储罐熔盐进口阀和储罐熔盐泵以及高温至低温熔盐调节阀即可。故这样，采用将熔盐储罐分隔为高温低温两个腔室，两个腔室依靠调节阀连通控制且低温腔室直接连通到熔盐流入管道的回路中，使得结构非常简单且能够稳定可靠地实现上述多种工况控制过程以适应负荷变化情况，实现“削峰填谷”的作用效果，同时该结构还可以避免用户侧回流直接流入到高温腔室，更加利于高温腔室内部的热量保持，降低能量损耗，提高热量利用效率。作为优化，所述燃烧室位于壳体顶部，进出气结构位于壳体下方。这样更符合热空气流动规律，利于空气燃烧。作为优化，燃烧室顶部还设置有助燃燃烧器。这样方便在装置开始使用时点火升温预热，保证装置顺利启动。作为优化，所述壳体为设置有耐火衬里的钢壳体。这样可提高保温效果。作为优化，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出管道各自均包括连接到用户侧的主路管道和分别连接到四个熔盐换热器的支路管道，支路管道上设置有支路管道调节阀；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。这样，进出气腔室可以切换进气和出气方向，使其运行过程中，每间隔一段时间出气后切换为进气方向，使得上阶段出气过程中导致温度升高的蓄放热填料为进气进行预热，而上一阶段进气过程中由于余热进气导致温度逐渐降低的蓄放热填料能够再次被出气加热，依次循环，保证了对进气的预热效果，进而保证的燃烧室燃烧的充分和可靠，极大地提高了燃烧效率。而且更重要的是，本方案中采用了四个进出气腔室，这样能够形成两个进气的腔室和两个出气的腔室，并进而使得进出气切换时，可以控制单次只切换一组进出气腔室的进出气方向，保留另一组进出气腔室方向不变本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，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，其特征在于，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。
【技术特征摘要】
1.一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，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，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，其特征在于，所述熔盐储罐内部相隔形成有一个高温腔室和低温腔室，高温腔室外壁设置有连通到熔盐流出管道的储罐熔盐流入管道，储罐熔盐流入管道上串联设置有储罐熔盐进口阀和储罐熔盐泵，高温腔室外部还设置有连通到熔盐流出管的储罐熔盐流出管道，储罐熔盐流出管道连接于储罐熔盐流入管道前方且在二者之间的熔盐流出管道上还设置有熔盐至热用户调节阀；所述熔盐储罐的低温腔室连通设置于熔盐流入管道中，所述高温腔室和低温腔室之间连通设置且在连通位置设置有高温至低温熔盐调节阀。3.如权利要求1所述的一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，其特征在于，所述燃烧室位于壳体顶部，进出气结构位于壳体下方。4.如权利要求1所述的一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，其特征在于，燃烧室顶部还设置有助燃燃烧器。5.如权利要求1所述的一种低浓度瓦斯氧化热利用装置，其特征在于，所述壳...
【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
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。