一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法技术方案

一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法，属于环境污染控制与安全技术及工程领域。本发明专利技术采用颗粒状蓄热体与含瓦斯气体进行逆行流动换热，实现含瓦斯气体的流态化氧化，通过机械式提升装置实现蓄热体颗粒的循环，通过多级换热器实现含瓦斯气体氧化热量的提取。本发明专利技术解决了目前固定式蓄热体在氧化含瓦斯气体时必须进行周期性换向而导致床温波动大的难题，特别适用于煤矿抽采低浓度瓦斯1%～6%、通风瓦斯≤1%及瓦斯浓度小于6%的油气等超低浓度的VOC气体。本方法具有节能、高效、设备结构紧凑、操作方便、投资和运行成本低、有利于氧化装置的大型化等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法
本专利技术属于环境污染控制与煤矿安全技术及工程领域，尤其涉及一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法。
技术介绍
低浓度瓦斯是指甲烷浓度低于30%的煤层气，分为风排瓦斯也称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。据相关部门统计，中国每年排空的乏风中甲烷的含量相当于每年西气东输的甲烷含量的1.5倍以上。此外甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破坏的能力是二氧化碳的7倍，大量排空的甲烷对环境造成了极大的破坏。目前，对于甲烷浓度低于10%的抽采瓦斯大都直接排空，仅有极少的的煤矿将一部分低浓度瓦斯通过热逆流氧化装置进行氧化处理，但是这种氧化处理方式存在诸多问题，主要有床层温度波动较大，系统装置的复杂化，运动部件的增多使得在现场运行时容易出现故障。此外当装置大型化以后，装置内部的气流分布不均匀，容易导致瓦斯积聚，存在很大安全隐患。
技术实现思路
解决的技术问题：针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法,专利技术解决了目前固定式蓄热体在氧化含瓦斯气体时必须进行周期性换向而导致床温波动大的难题，特别适用于煤矿抽采低浓度瓦斯（1%～6%）、通风瓦斯（≤1%）及瓦斯浓度小于6%的油气等超低浓度的VOC气体。本方法具有节能、高效、设备结构紧凑、操作方便、投资和运行成本低、有利于氧化装置的大型化等特点。>技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法：所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统包括依次连接的氧化装置本体、尾部烟道和引风系统组成，所述氧化装置本体的下方安装有布风板，所述布风板与氧化装置本体的底板共同构成气室；所述的底板上安装有含瓦斯气体入口和启动燃烧器；所述的氧化装置本体的四周垂直安装有提升机，提升机的外部安装有密封壳；所述提升机的底端与出料口相通，提升机的上端与返料口相通；所述氧化装置本体的上部空间内设有过热器；所述尾部烟道内沿烟气流向依次设有蒸汽发生器和进气预热器；所述氧化装置本体取热所用的工质由锅筒的工质入口进入，锅筒工质出口与蒸汽发生器的蒸汽发生器入口相连，蒸汽发生器的蒸汽发生器出口与锅筒的蒸汽入口相连，锅筒的蒸汽出口与过热器入口相连，过热器出口与蒸汽用户入口相连；空气与高浓度瓦斯同时经过比例混合器后进入启动燃烧器；低浓度含瓦斯气体入口与进气预热器的进气预热器入口相连，进气预热器的进气预热器出口与含瓦斯气体入口相连。进一步的，所述氧化装置本体为方形结构，提升机均匀布置在氧化装置本体的四周。进一步的，所述蓄热体为颗粒状惰性介质，颗粒状惰性介质为三氧化二铝、堇青石、莫来石材质。进一步的，所述工质为水或有机工质。进一步的，所述布风板上均匀开设若干小孔。进一步的，所述小孔的孔口上设有风帽。进一步的，所述布风板的布置以5-20°的角度坡向四周出料口。一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统的使用方法，包括如下步骤：a.所述的空气与高浓度瓦斯同时经过比例混合器后进入启动燃烧器点燃后进入气室，经布风板匀流后进入蓄热体颗粒的填充体向上流动加热填充床用以启动燃烧；后经过尾部烟道，最后经引风系统排出；b.所述的低浓度含瓦斯气体经过入口进入进气预热器，经过含瓦斯气体入口进入气室，经布风板匀流后进入蓄热体颗粒填充床氧化燃烧后经过尾部烟道，最后经引风系统排出；c.所述的提升机的底端与出料口相通，蓄热体颗粒在提升机的作用下向上提升，后经返料口进入蓄热体填充床上部；d.所述的工质由锅筒的工质入口进入，经过锅筒工质出口进入布置在尾部烟道的蒸汽发生器，经过锅筒的蒸汽出口进入布置在尾部烟道的过热器，最终经过过热器出口进入蒸汽用户入口。有益效果：本专利技术提供了一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统及使用方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术所述的空气与高浓度瓦斯同时经过比例混合器后进入启动燃烧器点燃后进入气室，经布风板匀流后进入蓄热体颗粒的填充体向上流动加热填充床用以启动燃烧；这种启动方式比常规使用电加热的方式具有加热范围大，使用寿命长，启动时间短等优点。2、本专利技术所述的布置在尾部烟道中的过热器、蒸汽发生器、进气预热器能够将氧化燃烧产生的热量从高品位到低品位充分的利用,一方面提高了回收热量的品位，另一方面提高了低浓度瓦斯的进气温度，从而提高了燃烧效率，极大的降低了排烟温度。3、本专利技术所述的提升机的底端与出料口相通，蓄热体颗粒在提升机的作用下向上提升，后经返料口进入蓄热体填充床上部；通过外部提升装置将使填充床底部的低温蓄热体颗粒输运至填充床顶部，通过控制提升速率从而将高温燃烧区稳定在填充床内部，极大的提高了较低浓度瓦斯氧化燃烧的稳定性。附图说明图1为一种蓄热体循环式含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统的结构示意图附图标记说明：1、氧化装置本体，2、尾部烟道，3、引风系统，4、布风板，5、底板，6、气室，7、含瓦斯气体入口，8、启动燃烧器，9、提升机，10、出料口，11、密封壳，12、返料口，13、上部空间，14、过热器，15、蒸汽发生器，16、进气预热器，17、工质，18、锅筒，19、工质入口，20、锅筒工质出口，21、蒸汽发生器入口，22、蒸汽发生器出口，23、蒸汽入口，24、蒸汽出口，25、过热器入口，26、过热器出口，27、蒸汽用户入口，28、空气，29、高浓度瓦斯，30、比例混合器，31、低浓度含瓦斯气体入口，32、进气预热器入口，33、进气预热器出口。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。实施例：参见图1，一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统，包括依次连接的氧化装置本体1、尾部烟道2和引风系统3组成，所述氧化装置本体1的下方安装有布风板4，所述布风板4与氧化装置本体1的底板5共同构成气室6；所述的底板5上安装有含瓦斯气体入口7和启动燃烧器8；所述的氧化装置本体1的四周垂直安装有提升机9，所述氧化装置本体1为方形结构，提升机9均匀布置在氧化装置本体1的四周，提升机9的外部安装有密封壳11；所述提升机9的底端与出料口10相通，提升机9的上端与返料口12相通；所述氧化装置本体1的上部空间13内设有过热器14；所述尾部烟道2内沿烟气流向依次设有蒸汽发生器15和进气预热器16；所述氧化装置本体1取热所用的工质17由锅筒18的工质入口19进入，所述工质17为水或有机工质，锅筒工质出口20与蒸汽发生器15的蒸汽发生器入口21相连，蒸汽发生器15的蒸汽发生器出口22与锅筒18的蒸汽入口23相连，锅筒18的蒸汽出口24与过热器入口25相连，过热器出口26与蒸汽用户入口27相连；空气28与高浓度瓦斯29本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统，其特征在于：所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统包括依次连接的氧化装置本体（1）、尾部烟道（2）和引风系统（3）组成，所述氧化装置本体（1）的下方安装有布风板（4），所述布风板（4）与氧化装置本体（1）的底板（5）共同构成气室（6）；所述的底板（5）上安装有含瓦斯气体入口（7）和启动燃烧器（8）；所述的氧化装置本体（1）的四周垂直安装有提升机（9），提升机（9）的外部安装有密封壳（11）；所述提升机（9）的底端与出料口（10）相通，提升机（9）的上端与返料口（12）相通；所述氧化装置本体（1）的上部空间（13）内设有过热器（14）；所述尾部烟道（2）内沿烟气流向依次设有蒸汽发生器（15）和进气预热器（16）；所述氧化装置本体（1）取热所用的工质（17）由锅筒（18）的工质入口（19）进入，锅筒工质出口（20）与蒸汽发生器（15）的蒸汽发生器入口（21）相连，蒸汽发生器（15）的蒸汽发生器出口（22）与锅筒（18）的蒸汽入口（23）相连，锅筒（18）的蒸汽出口（24）与过热器入口（25）相连，过热器出口（26）与蒸汽用户入口（27）相连；空气（28）与高浓度瓦斯（29）同时经过比例混合器（30）后进入启动燃烧器（8）；低浓度含瓦斯气体入口（31）与进气预热器（16）的进气预热器入口（32）相连，进气预热器（16）的进气预热器出口（33）与含瓦斯气体入口（7）相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统，其特征在于：所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统包括依次连接的氧化装置本体（1）、尾部烟道（2）和引风系统（3）组成，所述氧化装置本体（1）的下方安装有布风板（4），所述布风板（4）与氧化装置本体（1）的底板（5）共同构成气室（6）；所述的底板（5）上安装有含瓦斯气体入口（7）和启动燃烧器（8）；所述的氧化装置本体（1）的四周垂直安装有提升机（9），提升机（9）的外部安装有密封壳（11）；所述提升机（9）的底端与出料口（10）相通，提升机（9）的上端与返料口（12）相通；所述氧化装置本体（1）的上部空间（13）内设有过热器（14）；所述尾部烟道（2）内沿烟气流向依次设有蒸汽发生器（15）和进气预热器（16）；所述氧化装置本体（1）取热所用的工质（17）由锅筒（18）的工质入口（19）进入，锅筒工质出口（20）与蒸汽发生器（15）的蒸汽发生器入口（21）相连，蒸汽发生器（15）的蒸汽发生器出口（22）与锅筒（18）的蒸汽入口（23）相连，锅筒（18）的蒸汽出口（24）与过热器入口（25）相连，过热器出口（26）与蒸汽用户入口（27）相连；空气（28）与高浓度瓦斯（29）同时经过比例混合器（30）后进入启动燃烧器（8）；低浓度含瓦斯气体入口（31）与进气预热器（16）的进气预热器入口（32）相连，进气预热器（16）的进气预热器出口（33）与含瓦斯气体入口（7）相连。


2.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统，其特征在于：所述氧化装置本体（1）为方形结构，提升机（9）均匀布置在氧化装置本体（1）的四周。


3.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化利用系统，其特征在于：所述蓄热体为颗粒状惰性介质，颗粒状惰性介质为三氧化二铝、堇青石、莫来石材质。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李庆钊，张桂韵，朱建云，刘鑫鑫，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32