基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统，其特征是，包括掺混装置、蓄热氧化装置、余热锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、冷却塔、烟囱、烟气型制冷机和蒸汽型制冷机，蓄热氧化装置的低温烟气口与掺混装置连接，蓄热氧化装置的高温烟气口同时与余热锅炉和烟气型制冷机连接，汽轮机的抽汽口与蒸汽型制冷机连接，供冷水由供冷回水管同时输送至烟气型制冷机和蒸汽型制冷机，生成制冷水后再由供冷供水管对外输出进行制冷。本实用新型专利技术基于能量梯级利用原理，实现了蒸汽能的梯级利用，同时利用余热锅炉的排烟和蓄热氧化装置的高温烟气进行混合后作为烟气型制冷机的驱动热源，既节约了高品质的烟气热能，又有效回收利用了低品质的烟气余热。

Refrigeration system based on gas recovery and utilization in coal mine

【技术实现步骤摘要】
基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统
本技术属于煤矿瓦斯回收利用、余热回收利用领域，具体涉及一种基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统。
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。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。
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，性能可靠的基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统。本技术解决上述问题所采用的技术方案是：该基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统，其结构特点在于，它包括：掺混装置、蓄热氧化装置、余热锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、冷却塔、烟囱、烟气型制冷机和蒸汽型制冷机，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通过低温烟气管与烟囱的进气口连接，且在低温烟气管上安装有第三阀门，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，且在余热锅炉的烟气进口安装有第四阀门，所述余热锅炉的烟气出口通过第一低温烟气支管和第二低温烟气支管分别与烟囱的进气口和烟气型制冷机的烟气进口连接，且在第一低温烟气支管和第二低温烟气支管上分别安装有第六阀门和第七阀门，所述蓄热氧化装置的高温烟气出口还通过高温烟气旁路与烟气型制冷机的烟气进口连接，且在高温烟气旁路上安装有第五阀门，所述烟气型制冷机的烟气出口与烟囱的进气口连接，且在烟气型制冷机的烟气出口安装有第八阀门，所述余热锅炉的过热蒸汽出口与汽轮机的进汽口连接，所述汽轮机驱动发电机进行发电，所述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进水口连接，所述凝汽器的循环水进口和循环水出口与冷却塔连接，所述汽轮机的抽汽口通过抽汽管与蒸汽型制冷机的蒸汽进口连接，供冷回水管的出水端分别与烟气型制冷机的冷水进口和蒸汽型制冷机的冷水进口连接，且在烟气型制冷机的冷水进口和蒸汽型制冷机的冷水进口分别安装有第十阀门和第十二阀门，供冷供水管的进水端分别与烟气型制冷机的冷水出口和蒸汽型制冷机的冷水出口连接，且在烟气型制冷机的冷水出口和蒸汽型制冷机的冷水出口分别安装有第十一阀门和第十三阀门。进一步而言，所述抽汽管上安装有第九阀门。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，所述烟气型制冷机和蒸汽型制冷机并联连接，来自供冷回水管的制冷回水同时进入烟气型制冷机和蒸汽型制冷机。进一步而言，所述烟气型制冷机的烟气进口同时与蓄热氧化装置的高温烟气出口和余热锅炉的烟气出口连接，利用蓄热氧化装置的高温烟气和余热锅炉的排烟混合后的中低温烟气作为烟气型制冷机的驱动热源。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，合理设计基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统，从而实现：以清洁能源的形式，有效回收利用煤矿的低浓度瓦斯，利用余热锅炉的排烟和蓄热氧化装置的高温烟气进行混合后来作为烟气型制冷机的驱动热源，既节约了高品质的烟气热能，又有效回收利用了低品质的烟气余热，利用汽轮机的抽汽来驱动蒸汽型制冷机，实现了蒸汽能的梯级利用，提高了系统的整体能效水平。因此，本技术具有较高的实际运用价值。附图说明图1是本技术实施例中的基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统的结构示意图。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，本实施例中的基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统包括掺混装置1、蓄热氧化装置2、余热锅炉3、汽轮机4、发电机5、凝汽器6、冷却塔7、烟囱8、烟气型制冷机9和蒸汽型制冷机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12，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11，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13，蓄热氧化装置2的低温烟气出口还通过低温烟气管37与烟囱8的进气口连接，且在低温烟气管37上安装有第三阀门14。本实施例中的蓄热氧化装置2的高温烟气出口与余热锅炉3的烟气进口连接，且在余热锅炉3的烟气进口安装有第四阀门15，余热锅炉3的烟气出口通过第一低温烟气支管32和第二低温烟气支管33分别与烟囱8的进气口和烟气型制冷机9的烟气进口连接，且在第一低温烟气支管32和第二低温烟气支管33上分别安装有第六阀门17和第七阀门18，蓄热氧化装置2的高温烟气出口还通过高温烟气旁路31与烟气型制冷机9的烟气进口连接，且在高温烟气旁路31上安装有第五阀门16。本实施例中的烟气型制冷机9的烟气出口与烟囱8的进气口连接，且在烟气型制冷机9的烟气出口安装有第八阀门19，余热锅炉3的过热蒸汽出口与汽轮机4的进汽口连接，汽轮机4驱动发电机5进行发电，汽轮机4的排汽口与凝汽器6的乏汽进口连接，凝汽器6的凝结水出口与余热锅炉3的进水口连接，凝汽器6的循环水进口和循环水出口与冷却塔7连接，汽轮机4的抽汽口通过抽汽管34与蒸汽型制冷机10的蒸汽进口连接，抽汽管34上安装有第九阀门20。本实施例中的供冷回水管35的出水端分别与烟气型制冷机9的冷水进口和蒸汽型制冷机10的冷水进口连接，且在烟气型制冷机9的冷水进口和蒸汽型制冷机10的冷水进口分别安装有第十阀门21和第十二阀门23，供冷供水管36的进水端分别与烟气型制冷机9的冷水出口和蒸汽型制冷机10的冷水出口连接，且在烟气型制冷机9的冷水出口和蒸汽型制冷机10的冷水出口分别安装有第十一阀门22和第十三阀门24。在本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统，其特征在于，包括：掺混装置（1）、蓄热氧化装置（2）、余热锅炉（3）、汽轮机（4）、发电机（5）、凝汽器（6）、冷却塔（7）、烟囱（8）、烟气型制冷机（9）和蒸汽型制冷机（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（12），在掺混装置（1）的空气进口安装有第一阀门（11），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（13），所述蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口还通过低温烟气管（37）与烟囱（8）的进气口连接，且在低温烟气管（37）上安装有第三阀门（14），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，且在余热锅炉（3）的烟气进口安装有第四阀门（15），所述余热锅炉（3）的烟气出口通过第一低温烟气支管（32）和第二低温烟气支管（33）分别与烟囱（8）的进气口和烟气型制冷机（9）的烟气进口连接，且在第一低温烟气支管（32）和第二低温烟气支管（33）上分别安装有第六阀门（17）和第七阀门（18），所述蓄热氧化装置（2）的高温烟气出口还通过高温烟气旁路（31）与烟气型制冷机（9）的烟气进口连接，且在高温烟气旁路（31）上安装有第五阀门（16），所述烟气型制冷机（9）的烟气出口与烟囱（8）的进气口连接，且在烟气型制冷机（9）的烟气出口安装有第八阀门（19），所述余热锅炉（3）的过热蒸汽出口与汽轮机（4）的进汽口连接，所述汽轮机（4）和发电机（5）连接，所述汽轮机（4）的排汽口与凝汽器（6）的乏汽进口连接，所述凝汽器（6）的凝结水出口与余热锅炉（3）的进水口连接，所述凝汽器（6）的循环水进口和循环水出口均与冷却塔（7）连接，所述汽轮机（4）的抽汽口通过抽汽管（34）与蒸汽型制冷机（10）的蒸汽进口连接，供冷回水管（35）的出水端分别与烟气型制冷机（9）的冷水进口和蒸汽型制冷机（10）的冷水进口连接，且在烟气型制冷机（9）的冷水进口和蒸汽型制冷机（10）的冷水进口分别安装有第十阀门（21）和第十二阀门（23），供冷供水管（36）的进水端分别与烟气型制冷机（9）的冷水出口和蒸汽型制冷机（10）的冷水出口连接，且在烟气型制冷机（9）的冷水出口和蒸汽型制冷机（10）的冷水出口分别安装有第十一阀门（22）和第十三阀门（24）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于煤矿瓦斯回收利用的制冷系统，其特征在于，包括：掺混装置（1）、蓄热氧化装置（2）、余热锅炉（3）、汽轮机（4）、发电机（5）、凝汽器（6）、冷却塔（7）、烟囱（8）、烟气型制冷机（9）和蒸汽型制冷机（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（12），在掺混装置（1）的空气进口安装有第一阀门（11），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（13），所述蓄热氧化装置（2）的低温烟气出口还通过低温烟气管（37）与烟囱（8）的进气口连接，且在低温烟气管（37）上安装有第三阀门（14），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，且在余热锅炉（3）的烟气进口安装有第四阀门（15），所述余热锅炉（3）的烟气出口通过第一低温烟气支管（32）和第二低温烟气支管（33）分别与烟囱（8）的进气口和烟气型制冷机（9）的烟气进口连接，且在第一低温烟气支管（32）和第二低温烟气支管（33）上分别安装有第六阀门（17）和第七阀门（18），所述蓄热氧化装置（2）的高温烟气出口还通过高温烟气旁路（31）与烟气型制冷机（9）的烟气进口连接，且在高温烟气旁路（31）上安装有第五阀门（16），所述烟气型制冷机（9）的烟气出口与烟囱（8）的进气口连接，且在烟气型制冷机...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈菁，周航，于涛，吴宇，赵志中，刘峰川，豆文举，
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