抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)，礦井回風立井沿著乏風流通道通向燃煤電廠附近的引風機，在礦井回風立井附近設置用于抽送乏風流的通風機，引風機通向鍋爐進風通道，抽采瓦斯通道匯入乏風流通道，在抽采瓦斯通道的起始端設置用于泵送抽采瓦斯的抽采瓦斯泵。本實用新型將抽采瓦斯混入乏風瓦斯中或稀釋至安全濃度后參與鍋爐燃燒，克服乏風瓦斯?jié)舛绕毡椴蛔愕娜秉c，同時最大限度利用難以被利用的那部分低濃度抽采瓦斯以及瓦斯燃氣機組等富余的瓦斯，改善了電廠鍋爐燃燒工況，顯著提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利說明】抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤炭開采過程中，蘊藏在煤層中的大量瓦斯氣體經(jīng)常會涌入采掘空間。為確保開采安全并治理瓦斯，需要采用礦井通風排除礦井瓦斯。這樣，大量的瓦斯將隨著礦井通風排向大氣，在浪費寶貴的瓦斯能源的同時，也會造成嚴重的大氣污染。
[0003]特別是，我國煤炭資源較為豐富，但絕大部分煤田屬于高瓦斯煤田，煤層瓦斯透氣性較差。按照目前的技術(shù)，礦井瓦斯抽采利用率較低。因此，絕大部分瓦斯以礦井通風方式排入到大氣中。而相當一部分礦井乏風流中的瓦斯含量在0.5%-0.75%之間，乏風流中含有大量瓦斯。
[0004]另外，在礦井中，為治理瓦斯超限，還經(jīng)常采取瓦斯抽采措施。瓦斯抽采主要包括本煤層預抽、鄰近層方式、采空區(qū)方式，為解決采煤工作面尤其是綜采工作面局部瓦斯超限問題(如回風隅角瓦斯超限)，采空區(qū)抽采瓦斯因其工程量較小、成本低，解決回風隅角瓦斯超限效果明顯，適應礦井綜采機械化快速推進的需要而被礦井大量采用。采空區(qū)抽采的瓦斯由于瓦斯?jié)舛鹊?大部分在3%-8%之間)，這部分瓦斯很難被利用(一般而言，低濃度瓦斯發(fā)電要求瓦斯最佳濃度為9.5%左右，8%以下的瓦斯發(fā)電能力將很小，瓦斯?jié)舛鹊陀?%時將不能維持機組運行)，一般都是被直接排放到大氣中。
[0005]而在現(xiàn)實中，由于瓦斯極易燃燒，如能在煤炭燃燒時使瓦斯參與燃燒，將顯著改善煤炭燃燒性能，瓦斯燃燒還可以產(chǎn)生大量熱量，在節(jié)約燃煤的同時，也可以減少向大氣排放的瓦斯量。這將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟利益。因此，有必要設計一種安全地將礦井抽采瓦斯以及乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒的系統(tǒng)裝置，以實現(xiàn)抽采瓦斯和乏風流中瓦斯參與燃燒發(fā)電。
[0006]圖1即示出現(xiàn)有技術(shù)中的礦井乏風流瓦斯參與熱電廠燃煤鍋爐燃燒的系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)包括乏風流通道、風量調(diào)節(jié)口、瓦斯防爆系統(tǒng)。乏風流通道一側(cè)連接礦井主要通風機出風口，另一側(cè)連接熱電廠引風機入口。風量調(diào)節(jié)口的位置根據(jù)礦井乏風量和燃煤鍋爐用風量確定，如乏風量大于熱電廠用風量，則風量調(diào)節(jié)口設在礦井主要通風機出風口附近；如乏風量小于熱電廠用風量，則風量調(diào)節(jié)口設在熱電廠引風機入風口附近。在這一系統(tǒng)中，礦井乏風經(jīng)礦井主要通風機抽出地面后，經(jīng)地面設置的乏風流通道流入礦井口附近燃煤電廠的引風機，再由引風機送入電廠燃煤鍋爐。
[0007]上述現(xiàn)有方案的缺陷在于:
[0008]1、上述系統(tǒng)采用乏風流參與燃煤鍋爐燃燒，而乏風流瓦斯?jié)舛容^小，節(jié)煤效果不明顯。近年來隨著國家和煤礦企業(yè)對礦井安全的愈加重視，瓦斯防治工作幾乎成了煤礦安全生產(chǎn)的頭等大事，礦井通風能力不斷加強，國家規(guī)定礦井總回風瓦斯?jié)舛炔怀^0.75%，采區(qū)回風巷瓦斯?jié)舛炔怀^1%，而一些較為嚴格的煤礦企業(yè)甚至要求瓦斯?jié)舛雀?例如不超過0.8%)，這樣，礦井總回風流中瓦斯?jié)舛群茈y超過0.5%，乏風瓦斯參與燃燒時其濃度仍有提升的空間。[0009]2、抽采的部分瓦斯由于濃度較低而不能被燃氣機組應用，導致抽采的大部分瓦斯或全部瓦斯沒有辦法利用，只能被直接排空。煤礦瓦斯抽采泵站或抽采瓦斯排空系統(tǒng)一般設在礦井回風井口附近，很大一部分從采空區(qū)抽采的8%以下的低濃度瓦斯或抽采的采空區(qū)瓦斯，由于在多數(shù)時間段濃度低于8%而被全部排空。
[0010]3、相當多的煤礦坑口電廠為矸石電廠，由于煤質(zhì)不好，電廠燃煤機組運行較為困難，摻混的精煤比例相當大，而現(xiàn)有的方案對改善鍋爐燃燒狀況沒有實現(xiàn)最大化。
實用新型內(nèi)容
[0011]本實用新型提供一種抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)，旨在最大限度地提高電廠鍋爐燃燒時的瓦斯利用率，并提高經(jīng)濟效益和社會效益。
[0012]具體而言，本實用新型提供一種抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)，其中，礦井回風立井沿著乏風流通道通向燃煤電廠附近的引風機，在礦井回風立井附近設置用于抽送乏風流的通風機，引風機通向鍋爐進風通道，抽采瓦斯通道匯入乏風流通道，在抽采瓦斯通道的起始端設置用于泵送抽采瓦斯的抽采瓦斯泵。
[0013]優(yōu)選地，在抽采瓦斯通道與乏風流通道之間的交匯處設置用于抽采瓦斯與乏風流混合均勻的瓦斯擴散裝置。
[0014]更優(yōu)選地，所述瓦斯擴散裝置采用多排放管口在通道斷面均勻布置的形式。
[0015]優(yōu)選地，在所述瓦斯擴散裝置附近設置柵欄。
[0016]優(yōu)選地，在抽采瓦斯通道和/或乏風流通道中設置用于檢測瓦斯?jié)舛鹊耐咚贡O(jiān)測探頭，該探頭通信連接到監(jiān)控系統(tǒng)電腦。
[0017]優(yōu)選地，所述抽采瓦斯通道中設置管道電動閥門。
[0018]優(yōu)選地，在抽采瓦斯通道中還設置用于將多余的瓦斯順利排出的抽采瓦斯調(diào)節(jié)□。
[0019]更優(yōu)選地，在抽采瓦斯泵的出口側(cè)以及瓦斯調(diào)節(jié)口進氣流側(cè)安裝水封阻火器。
[0020]本實用新型將抽采瓦斯混入乏風瓦斯中或稀釋至安全濃度后參與鍋爐燃燒，克服了乏風瓦斯?jié)舛绕毡椴蛔愕娜秉c，同時最大限度利用了難以被利用的那部分低濃度抽采瓦斯以及瓦斯燃氣機組等富余的瓦斯，改善了電廠(尤其是矸石電廠)鍋爐燃燒工況，加大了矸石利用程度，顯著提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中的礦井乏風流瓦斯參與熱電廠燃煤鍋爐燃燒的系統(tǒng)；
[0022]圖2示出根據(jù)本實用新型的抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒的系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0023]在下文中，相同的附圖標記指代相同的元件。
[0024]本實用新型考慮采用通過管道將抽采的瓦斯混入?yún)⑴c熱電廠鍋爐燃燒的礦井乏風瓦斯風流，一通參與燃燒。這樣，在充分利用礦井乏風流的同時，還將高濃度的抽采瓦斯稀釋至安全值以下并加以利用，提高了瓦斯利用率，改善了電廠鍋爐燃煤燃燒性能。
[0025]圖2示出根據(jù)本實用新型的抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒的系統(tǒng)。如圖2所示，礦井回風立井I中產(chǎn)生的乏風流在通風機2的抽送下沿著乏風流通道進入燃煤電廠附近的引風機8，并在引風機8的引導下進入熱電廠鍋爐進風通道10。在乏風流通道上可設置風量調(diào)節(jié)口 4，用于調(diào)節(jié)乏風流風量。特別地，當乏風流風量大于熱電廠用風量時，風量調(diào)節(jié)口 4設在通風機2附近；當乏風流風量小于熱電廠用風量時，風量調(diào)節(jié)口 4設在引風機8附近。
[0026]另外，如圖2所示，另一條風道一抽采瓦斯通道也匯入乏風流通道。在抽采瓦斯通道的起始端設置抽采瓦斯泵11，抽采瓦斯泵11將抽采到的瓦斯泵送進抽采瓦斯通道，抽采瓦斯沿著抽采瓦斯通道匯入乏風流通道，與乏風流通道中的乏風流混合后通向燃煤電廠附近的引風機8。
[0027]優(yōu)選地，可以在抽采瓦斯通道與乏風流通道之間的交匯處設置瓦斯擴散裝置15，例如可采用多排放管口在通道斷面上均勻布置的方式，如四管口、五管口或九管口等形式，以利于抽采瓦斯與乏風流混合均勻。同時，可以考慮在瓦斯擴散裝置15附近(例如上風側(cè)5米至下風側(cè)30米的范圍內(nèi))設置柵欄18、19，以禁止人員進入，確?，F(xiàn)場人員安全。
[0028]另外，為了有效監(jiān)測管道中瓦斯流動情況，還可以在抽采瓦斯通道和/或乏風流通道中設置瓦斯監(jiān)測探頭16、17，以監(jiān)測礦井總回風、抽采瓦斯及混合后瓦斯?jié)舛?。探頭17可設置在擴散裝置15的下風側(cè)柵欄18處，將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)電腦中，監(jiān)控系統(tǒng)可同時采集礦井總回風及抽放管路中瓦斯?jié)舛取?br> [0029]抽采瓦斯通道中還可設置管道電動閥門14，該閥門14為自動控制的電動調(diào)節(jié)閥門，根據(jù)混合后瓦斯?jié)舛茸詣诱{(diào)節(jié)閥門開度，保持混合后瓦斯?jié)舛忍幱谔囟ū壤?例如
0.75%或1%，優(yōu)選1%)。當混合后瓦斯?jié)舛鹊陀谔囟ū壤?例如，1%)時，自動加大閥門開度直至全開，當混合后瓦斯?jié)舛却笥谒鎏囟ū壤龝r，減小閥門開度以降低瓦斯?jié)舛?。當?shù)V井總回風中瓦斯?jié)舛瘸^另一特定比例(足以視為礦井瓦斯涌出異常)時，自動關(guān)閉閥門。電動閥門14可具有手動模式，以保證在異常情況下能夠手動關(guān)閉。
[0030]在乏風流防爆系統(tǒng)中，當乏風流中瓦斯?jié)舛瘸^1%時，監(jiān)測探頭指示自動切斷電廠引風機電源，防止發(fā)生瓦斯事故，乏風可全部由風量調(diào)節(jié)口排出，并盡快打開通風機附近的風門3，以減少通風阻力，保持礦井正常通風。
[0031]在抽采瓦斯通道中還可設置抽采瓦斯調(diào)節(jié)口 13，以將多余的瓦斯順利排出。為保證瓦斯能夠優(yōu)先全部進入乏風流通道，瓦斯擴散裝置15應有足夠的負壓(此負壓通常由熱電廠引風機提供)，通過負壓將管路中的瓦斯吸入通道內(nèi)，必要時可在乏風流通道中設置風壓調(diào)節(jié)設施，例如在瓦斯擴散裝置15上風側(cè)的柵欄處設置調(diào)節(jié)風門3，以保證負壓。
[0032]此外，為了有效地排空管道積水，還可以在抽采瓦斯通道上設置抽采瓦斯三通排空閥12。當抽采瓦斯通道中的電動閥門14全開時，在抽采瓦斯三通排空閥12內(nèi)應為負壓，負壓值一般可為50Pa左右。
[0033]優(yōu)選地，為確保抽采瓦斯通道安全且防火防爆，可以在抽采瓦斯泵11的出口側(cè)以及瓦斯調(diào)節(jié)口 13進氣流側(cè)安裝水封阻火器20、21。同時還可以考慮在管道上沿路程等間距安裝噴霧裝置5，對瓦斯進行霧送防爆。水封阻火器的安裝應盡可能靠近入口或出口，這樣，抽采瓦斯調(diào)節(jié)口 13和電動閥門14的安裝位置將緊靠相應通道，具體安裝位置以方便安裝、操作及維護為宜。
[0034]由于抽采瓦斯流量較小而便于用管道輸送，當回風井筒距離熱電廠較遠或由于地形條件限制無法施工來輸送乏風瓦斯時，可單獨輸送抽采瓦斯至熱電廠引風機附近，隨后再增加一段送風通道來稀釋抽采瓦斯。
[0035]礦井抽采的低濃度瓦斯或高濃度瓦斯達到利用價值時，一般都采用燃氣機組進行發(fā)電，為提高燃氣機組效率并減少機組臺數(shù)，單臺燃氣發(fā)電機裝機容量目前有增大的趨勢。由于礦井瓦斯涌出量并非恒定值，這樣抽采的瓦斯量一般都大于機組總利用量，一般大于機組總利用量的15%以上甚至更多，多余的瓦斯將直接排空放掉，浪費大量能源。因此可以利用管道將這部分瓦斯輸送到乏風流通道中進行混合，以實現(xiàn)對瓦斯的充分利用。在此輸送管道中，也可設置電動閥門進行調(diào)節(jié)。
[0036]概括而言，本實用新型通過管道將抽采的瓦斯混入?yún)⑴c熱電廠鍋爐燃燒的礦井乏風流中，一通參與燃燒，有效地提高了瓦斯利用率，極大改善了電廠鍋爐燃煤燃燒性能，尤其對矸石電廠意義更大。同時，通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測混合后瓦斯?jié)舛?、礦井總回風流中瓦斯?jié)舛?、抽采瓦斯?jié)舛?，尤其在抽采瓦斯輸送管路中安設電動調(diào)節(jié)閥門，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測的瓦斯?jié)舛?，自動對電動閥門進行閥門開度調(diào)節(jié)，確保了瓦斯得以安全地最大化利用，并在瓦斯涌出異常時，自動關(guān)閉抽采瓦斯輸送閥門，實現(xiàn)抽采瓦斯輸送的全系統(tǒng)的自動控制。
[0037]特別地，將抽采瓦斯混入乏風瓦斯中或稀釋至安全濃度后參與鍋爐燃燒，克服了乏風瓦斯?jié)舛绕毡椴蛔愕娜秉c，同時最大限度利用了難以被利用的那部分低濃度抽采瓦斯以及瓦斯燃氣機組等富余的瓦斯，改善了電廠(尤其是矸石電廠)鍋爐燃燒工況，加大了矸石利用程度，顯著提高了經(jīng)濟效益和社會效益。
[0038]本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解的是，本實用新型的保護范圍并不僅限于上述實施例，所有對本實用新型的等同變換均落在本實用新型的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抽采瓦斯參混乏風瓦斯參與燃煤鍋爐燃燒系統(tǒng)，其中，礦井回風立井沿著乏風流通道通向燃煤電廠附近的引風機，在礦井回風立井附近設置用于抽送乏風流的通風機，引風機通向鍋爐進風通道，其特征在于: 抽采瓦斯通道匯入乏風流通道，在抽采瓦斯通道的起始端設置用于泵送抽采瓦斯的抽米瓦斯泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在抽采瓦斯通道與乏風流通道之間的交匯處設置用于抽采瓦斯與乏風流混合均勻的瓦斯擴散裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述瓦斯擴散裝置采用多排放管口在通道斷面均勻布置的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述瓦斯擴散裝置附近設置柵欄。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，在抽采瓦斯通道和/或乏風流通道中設置用于檢測瓦斯?jié)舛鹊耐咚贡O(jiān)測探頭，該探頭通信連接到監(jiān)控系統(tǒng)電腦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽采瓦斯通道中設置管道電動閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在抽采瓦斯通道中還設置用于將多余的瓦斯順利排出的抽采瓦斯調(diào)節(jié)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，在抽采瓦斯泵的出口側(cè)以及瓦斯調(diào)節(jié)口進氣流側(cè)安裝水封阻火器。
【文檔編號】F23N3/00GK203784985SQ201420141927
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】周成軍, 于瑞雪 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團有限責任公司