一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统，其特征在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、空冷岛、烟囱、第一烟气换热器、第二烟气换热器和煤矿井筒，低浓度瓦斯在掺混装置中与新鲜空气和低温烟气进行混合后输送至蓄热氧化装置进行氧化，蓄热氧化装置产生高温烟气，通过余热锅炉和蒸汽轮机进行回收利用，然后利用蒸汽轮机冷端余热和余热锅炉排烟余热对冷空气进行多级加热。本实用新型专利技术在对煤矿井筒进行保温的同时，充分回收利用了系统的低温余热，节约了能源消耗，具有较大的经济效益和社会效益。

A waste heat recovery system for the heat preservation of coal mine shaft

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统
本技术属于煤矿低浓度瓦斯利用、余热回收利用领域，具体涉及一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统。
技术介绍
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。我国是能源消费大国，2017年中国能源产量为359000万吨标准煤，其中天然气产量占能源总产量的比重在不断上升，从2013年的4.4%上升到2017年的5.4%。近年来，我国未被利用的抽采瓦斯绝对量也呈逐年增加趋势，且总量巨大。未被利用的抽釆瓦斯，主要为浓度低于8%的超低浓度瓦斯。当前，我国每年通过通风瓦斯（乏风）排入大气的纯甲烷高达100～150亿Nm3，占到世界煤矿通风瓦斯甲烷排放量的70%，相当于1140万～1700万吨标准煤。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。目前，煤矿井筒加热的专利技术有《一种瓦斯蓄热氧化后烟气加热井筒方法》（专利号201710024970.9），是使用煤矿产生的瓦斯进行蓄热氧化后，产生的高温烟气直接用来生产高温空气来加热井筒，该技术避免了使用燃煤热风炉等方式所造成的环境污染问题。但是，其技术局限性是煤矿瓦斯蓄热氧化产生的高温烟气温度一般可达900℃，直接用于生产高温空气，一般只需加热至40℃以上，两者之间存在非常的换热温差，所造成高品质热做功能力损失问题十分严重。
技术实现思路
本技术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，用于煤矿井筒保温的余热回收系统。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：该用于煤矿井筒保温的余热回收系统，其结构特点在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、余热锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、空冷岛、烟囱、第一烟气换热器、第二烟气换热器和煤矿井筒，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，所述掺混装置的混合气出口与蓄热氧化装置的进气口连接，且在掺混装置的混合气出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还与烟囱的烟气进口连接，且在烟囱的烟气进口安装有第三阀门，所述蓄热氧化装置的高温烟气出口与余热锅炉的烟气进口连接，所述余热锅炉的过热蒸汽出口与蒸汽轮机的进汽口连接，所述蒸汽轮机的排汽口与凝汽器的乏汽进口连接，所述凝汽器的凝结水出口与余热锅炉的给水进口连接，所述余热锅炉的烟气出口与第一烟气换热器的烟气进口连接，所述第一烟气换热器的烟气出口与第二烟气换热器的烟气进口连接，所述第二烟气换热器的烟气出口与烟囱的烟气进口连接，所述空冷岛的循环水侧与凝汽器的循环水侧连接，所述空冷岛的空气进口连接有冷空气，所述空冷岛的空气出口与第二烟气换热器的空气进口连接，所述第二烟气换热器的空气出口与第一烟气换热器的空气进口连接，所述第一烟气换热器的空气出口与煤矿井筒的高温空气进口连接，所述煤矿井筒的冷空气进口连接有冷空气。进一步而言，所述掺混装置输出的混合气中瓦斯浓度小于1.2%。进一步而言，所述空冷岛的空气侧设置有空气旁路，且在空冷岛的空气进口、空气出口与空气旁路上分别安装有第五阀门、第七阀门和第六阀门。进一步而言，所述空冷岛、第二烟气换热器和第一烟气换热器依次串联连接，通过空冷岛、第二烟气换热器和第一烟气换热器对冷空气进行三级加热。本技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，合理设计用于煤矿井筒保温的余热回收系统，从而实现对煤矿井筒进行保温的同时，充分回收利用了系统的低温余热，节约了能源消耗，具有较大的经济效益和社会效益。因此，本技术具有非常大的实用价值。附图说明图1是本技术实施例中用于煤矿井筒保温的余热回收系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。实施例。参见图1，本实施例中的用于煤矿井筒保温的余热回收系统包括掺混装置1、蓄热氧化装置2、余热锅炉3、蒸汽轮机4、凝汽器5、空冷岛6、烟囱7、第一烟气换热器8、第二烟气换热器9和煤矿井筒10。本实施例中的掺混装置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102，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101，掺混装置1的混合气出口与蓄热氧化装置2的进气口连接，且在掺混装置1的混合气出口安装有瓦斯浓度测量仪23，蓄热氧化装置2的低温烟气出口还与烟囱7的烟气进口连接，且在烟囱7的烟气进口安装有第三阀门24，蓄热氧化装置2的高温烟气出口与余热锅炉3的烟气进口连接。本实施例中的余热锅炉3的过热蒸汽出口与蒸汽轮机4的进汽口连接，蒸汽轮机4的排汽口与凝汽器5的乏汽进口连接，凝汽器5的凝结水出口与余热锅炉3的给水进口连接，余热锅炉3的烟气出口与第一烟气换热器8的烟气进口连接，第一烟气换热器8的烟气出口与第二烟气换热器9的烟气进口连接，第二烟气换热器9的烟气出口与烟囱7的烟气进口连接。本实施例中的空冷岛6的循环水侧与凝汽器5的循环水侧连接，空冷岛6的空气进口连接有冷空气103，空冷岛6的空气出口与第二烟气换热器9的空气进口连接，空冷岛6的空气侧设置有空气旁路，且在空冷岛6的空气进口、空气出口与空气旁路上分别安装有第五阀门26、第七阀门28和第六阀门27，第二烟气换热器9的空气出口与第一烟气换热器8的空气进口连接，第一烟气换热器8的空气出口与煤矿井筒10的高温空气进口连接，煤矿井筒10的冷空气进口连接有冷空气103。在本实施例中，掺混装置2输出的混合气中瓦斯浓度小于1.2%。在本实施例中，空冷岛6、第二烟气换热器9和第一烟气换热器8依次串联连接，通过空冷岛6、第二烟气换热器9和第一烟气换热器8对冷空气103进行三级加热。本实施例涉及的一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统的运行方法如下：打开并调节第一阀门21、第二阀门22和第三阀门24，新鲜空气102和来自蓄热氧化装置2的低温烟气在掺混装置1中与低浓度瓦斯101进行混合后输出瓦斯浓度小于1.2%的瓦斯混合气，然后进入蓄热氧化装置2中进行氧化，形成低温烟气和高温烟气，另一部分烟气通过烟囱7对外排放，高温烟气进入余热锅炉3生成过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统，其特征在于，包括：掺混装置（1）、蓄热氧化装置（2）、余热锅炉（3）、蒸汽轮机（4）、凝汽器（5）、空冷岛（6）、烟囱（7）、第一烟气换热器（8）、第二烟气换热器（9）和煤矿井筒（10），所述掺混装置（1）设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，所述掺混装置（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），在掺混装置（1）的空气进口安装有第一阀门（21），所述掺混装置（1）的混合气出口与蓄热氧化装置（2）的进气口连接，且在掺混装置（1）的混合气出口安装有瓦斯浓度测量仪（23），所述蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口还与烟囱（7）的烟气进口连接，且在烟囱（7）的烟气进口安装有第三阀门（24），所述蓄热氧化装置（2）的高温烟气出口与余热锅炉（3）的烟气进口连接，所述余热锅炉（3）的过热蒸汽出口与蒸汽轮机（4）的进汽口连接，所述蒸汽轮机（4）的排汽口与凝汽器（5）的乏汽进口连接，所述凝汽器（5）的凝结水出口与余热锅炉（3）的给水进口连接，所述余热锅炉（3）的烟气出口与第一烟气换热器（8）的烟气进口连接，所述第一烟气换热器（8）的烟气出口与第二烟气换热器（9）的烟气进口连接，所述第二烟气换热器（9）的烟气出口与烟囱（7）的烟气进口连接，所述空冷岛（6）的循环水侧与凝汽器（5）的循环水侧连接，所述空冷岛（6）的空气出口与第二烟气换热器（9）的空气进口连接，所述第二烟气换热器（9）的空气出口与第一烟气换热器（8）的空气进口连接，所述第一烟气换热器（8）的空气出口与煤矿井筒（10）的高温空气进口连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿井筒保温的余热回收系统，其特征在于，包括：掺混装置（1）、蓄热氧化装置（2）、余热锅炉（3）、蒸汽轮机（4）、凝汽器（5）、空冷岛（6）、烟囱（7）、第一烟气换热器（8）、第二烟气换热器（9）和煤矿井筒（10），所述掺混装置（1）设置有烟气进口、空气进口和瓦斯进口，所述掺混装置（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），在掺混装置（1）的空气进口安装有第一阀门（21），所述掺混装置（1）的混合气出口与蓄热氧化装置（2）的进气口连接，且在掺混装置（1）的混合气出口安装有瓦斯浓度测量仪（23），所述蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口还与烟囱（7）的烟气进口连接，且在烟囱（7）的烟气进口安装有第三阀门（24），所述蓄热氧化装置（2）的高温烟气出口与余热锅炉（3）的烟气进口连接，所述余热锅炉（3）的过热蒸汽出口与蒸汽轮机（4）的进汽口连接，所述蒸汽轮机（4）的排汽口与凝汽器（5）的乏汽进口连接，所述凝汽器（5）的凝结水出口与余...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈菁，周航，于涛，吴宇，李科，来宇栋，邓勉，
申请(专利权)人：浙江亿扬能源科技有限公司，长治市亿扬能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33