本發(fā)明涉及環(huán)境保護、大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種通風瓦斯收集系統(tǒng)及通風瓦斯收集方法。

背景技術(shù)：

目前可用于處理煤礦通風瓦斯的技術(shù)只有蓄熱氧化技術(shù)和蓄熱催化氧化技術(shù)。采用這兩種技術(shù)的設(shè)備都比較復雜，設(shè)備投資較高；加之煤礦通風瓦斯?jié)舛戎挥?.2％～0.3％，利用價值有限。

當前的氣體分離、提純技術(shù)雖然可以實現(xiàn)甲烷、空氣混合物的分離，但是因通風瓦斯中甲烷濃度太低，毫無經(jīng)濟性可言。并且，當前的通風瓦斯處理設(shè)備運行成本較高，經(jīng)濟性極差，是制約通風瓦斯處理技術(shù)推廣、應用的根本原因。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供結(jié)構(gòu)簡單，運行經(jīng)濟高效的通風瓦斯收集系統(tǒng)及其方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種通風瓦斯收集系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)輪裝置和瓦斯鍋爐，

所述轉(zhuǎn)輪裝置包括外殼以及設(shè)于所述外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)輪，所述轉(zhuǎn)輪包括有吸附材料，所述轉(zhuǎn)輪能夠相對所述外殼轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)輪裝置具有依次沿著所述轉(zhuǎn)輪裝置的周向劃分的吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，當所述轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動時，依次進入所述吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，所述外殼上設(shè)有多個端口，所述多個端口包括設(shè)于吸附區(qū)上的第一端口和第二端口，設(shè)于所述脫附區(qū)上的第五端口和第六端口，以及設(shè)于所述冷卻區(qū)上的第三端口和第四端口，其中，

所述第一端口、第三端口和第五端口位于所述外殼的一個側(cè)面上，所述第二端口、第四端口和第六端口位于相對的另一側(cè)面上，

所述第一端口和第三端口分別與待處理的通風瓦斯連通，所述第二端口與外部環(huán)境連通，所述第四端口和第六端口分別與所述瓦斯鍋爐的進氣端口連通，所述瓦斯鍋爐的出氣端口分別與外部環(huán)境和所述第五端口連通。

優(yōu)選地，還包括第一引風機，所述瓦斯鍋爐的出氣口端經(jīng)所述第一引風機與所述第五端口連通。

優(yōu)選地，還包括排氣筒，

所述第二端口經(jīng)所述排氣筒與所述外部環(huán)境連通，

所述瓦斯鍋爐的出氣口端經(jīng)所述排氣筒與所述外部環(huán)境連通。

優(yōu)選地，還包括第二引風機，所述第二端口經(jīng)所述第二引風機與所述排氣筒連通。

優(yōu)選地，所述外殼包括第一外殼和第二外殼，所述第一外殼與第二外殼彼此連接，形成容納所述轉(zhuǎn)輪的空腔。

優(yōu)選地，在所述第一外殼和第二外殼的內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有多個抵接于所述轉(zhuǎn)輪的側(cè)面上的分割部件，所述第一外殼和第二外殼上的分割部件在所述轉(zhuǎn)輪裝置的軸向方向上彼此對應，將所述轉(zhuǎn)輪上的吸附材料分割成多個氣流通道，分別形成所述吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)。

優(yōu)選地，所述分割部件為分割板，在所述分割板上設(shè)有用于密封所述轉(zhuǎn)輪的側(cè)面的毛刷。

優(yōu)選地，所述多個分隔板分別沿著所述轉(zhuǎn)輪的徑向延伸。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)輪由吸附材料整體形成。

優(yōu)選地，所述吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)在垂直于所述轉(zhuǎn)輪的軸向的截面上的面積劃分比例為70～90：5～15：5～15。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種通風瓦斯收集方法，包括以下步驟：

轉(zhuǎn)輪帶動吸附材料轉(zhuǎn)動，依次經(jīng)過吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)，待處理的通風瓦斯分別流入所述吸附區(qū)和冷卻區(qū)；

在所述吸附區(qū)內(nèi)，待處理的通風瓦斯通過所述吸附材料進行吸附處理，然后排入外部環(huán)境中；

在所述脫附區(qū)內(nèi)，通風瓦斯對所述吸附材料進行脫附處理，帶走所述吸附材料上吸附的甲烷成分，對甲烷進行提濃富集，然后進入瓦斯鍋爐燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一部分排入外部環(huán)境，另一部分回流至所述脫附區(qū)內(nèi)作為脫附熱源；

在所述冷卻區(qū)內(nèi)，通風瓦斯流經(jīng)所述脫附材料，對所述脫附材料進行冷卻，然后進入所述瓦斯鍋爐進行燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一部分排入外部環(huán)境，另一部分回流至所述脫附區(qū)內(nèi)作為脫附熱源。

優(yōu)選地，所述回流至所述脫附區(qū)內(nèi)作為脫附熱源的煙氣的溫度為200-250℃。

優(yōu)選地，流入所述冷卻區(qū)內(nèi)的通風瓦斯流量占通風瓦斯總量的3％～8％。

優(yōu)選地，所述回流至所述脫附區(qū)內(nèi)作為脫附熱源的煙氣占所述瓦斯鍋爐所排出的煙氣總量的40％～60％。

優(yōu)選地，在所述轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動之前，首先通過輔助燃料啟動所述瓦斯鍋爐，使所述瓦斯鍋爐產(chǎn)生的煙氣進入脫附區(qū)作為脫附熱源。

本發(fā)明提供的通風瓦斯收集系統(tǒng)及其方法，用轉(zhuǎn)輪中的吸附材料吸附通風瓦斯中的甲烷，以煙氣脫附實現(xiàn)甲烷提濃富集；濃縮氣體由瓦斯鍋爐氧化，在將甲烷徹底燃燒生成無污染的水成分和碳氧化物的同時，產(chǎn)生的部分熱量回收利用，低溫煙氣攜帶部分熱量作為脫附熱源；由此實現(xiàn)低成本提高通風瓦斯中的甲烷濃度，提高通風瓦斯利用的經(jīng)濟性。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)輪裝置的分體式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3-4從不同視角示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第一外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5-6從不同視角示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第二外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)輪裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集方法的流程圖。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集系統(tǒng)的位置標示圖。

圖中：轉(zhuǎn)輪裝置 1、瓦斯鍋爐 2、第一引風機 3、第二引風機 4、排氣筒 5、外殼 11、第一外殼 111、第二外殼 112、轉(zhuǎn)輪 12、吸附區(qū) 101、脫附區(qū) 102、冷卻區(qū) 103、第一端口 100、第二端口 200、第三端口 300、第四端口 400、第五端口 500、第六端口 600、第一分隔板 1111、第二分隔板 1112、第三分隔板 1113、第四分隔板 1121、第五分割板 1122、第六分隔板 1123、轉(zhuǎn)軸孔 1124、支架 6、電機 7。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該通風瓦斯收集系統(tǒng)可用于處理例如煤礦中的通風瓦斯，使通風瓦斯無污染排放，其包括轉(zhuǎn)輪裝置1和瓦斯鍋爐2，所述轉(zhuǎn)輪裝置1包括外殼11以及設(shè)于所述外殼11內(nèi)的轉(zhuǎn)輪12，所述轉(zhuǎn)輪12包括有吸附材料，所述轉(zhuǎn)輪12能夠相對所述外殼轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)輪裝置1具有依次沿著所述轉(zhuǎn)輪裝置1的周向劃分的吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103，當所述轉(zhuǎn)輪12轉(zhuǎn)動時，依次進入所述吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103，所述外殼上設(shè)有多個端口，所述多個端口包括設(shè)于吸附區(qū)101上的第一端口100和第二端口200，設(shè)于所述脫附區(qū)102上的第五端口500和第六端口600，以及設(shè)于所述冷卻區(qū)103上的第五端口500和第六端口600。其中，所述第一端口100、第三端口300和第四端口400位于所述外殼的一個側(cè)面上，所述第二端口200、第四端口400和第六端口600位于相對的另一側(cè)面上，所述第一端口100和第三端口300分別與待處理的通風瓦斯連通，所述第二端口200與外部環(huán)境連通，所述第四端口400和第六端口600分別與所述瓦斯鍋爐2的進氣端口連通，所述瓦斯鍋爐2的出氣端口分別與外部環(huán)境和所述第五端口500連通。

在該實施例中，轉(zhuǎn)輪12由吸附材料整體形成，例如由纖維材料制成。所述纖維材料可為陶瓷纖維、玻璃纖維、活性炭纖維以及合成纖維中的一種或幾種的混合物。該轉(zhuǎn)輪12上設(shè)有呈蜂窩狀的吸附孔(圖中未示)，所述吸附空沿著轉(zhuǎn)輪12的軸向方向貫通整個轉(zhuǎn)輪12，使得氣體能夠從轉(zhuǎn)輪12的一側(cè)端口進入相應的另一側(cè)端口，實現(xiàn)吸附、脫附或者冷卻過程。當然，轉(zhuǎn)輪12的結(jié)構(gòu)不限于此，也可設(shè)計為轉(zhuǎn)輪支架上填充吸附材料的結(jié)構(gòu)。

在該實施例中，瓦斯鍋爐2選用低濃度瓦斯鍋爐2，能夠以低濃度的瓦斯作為燃料。該通風瓦斯收集系統(tǒng)還包括排氣筒5，所述第二端口200經(jīng)所述排氣筒5與所述外部環(huán)境連通，所述瓦斯鍋爐2的出氣口端經(jīng)所述排氣筒5與所述外部環(huán)境連通。為了加快氣體循環(huán)的速度，提高系統(tǒng)運行效率，該通風瓦斯收集系統(tǒng)還包括第一引風機3和第二引風機4。其中，第一引風機3設(shè)于瓦斯鍋爐2的出氣口端，將來自瓦斯鍋爐2的煙氣排入排氣筒5或者第五端口500。第二引風機4設(shè)于排氣筒5和第二端口200之間，第二端口200經(jīng)第二引風機4與所述排氣筒5連通。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)輪裝置的分體式結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該轉(zhuǎn)輪裝置1的外殼包括第一外殼111和第二外殼112，所述第一外殼111與第二外殼112相互匹配，彼此相對連接，形成容納所述轉(zhuǎn)輪12的空腔。在該實施例中，第一外殼111和第二外殼112之間可經(jīng)螺栓連接。

圖3-4從不同視角示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第一外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3-4所示，在第一外殼111的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有多個抵接于所述轉(zhuǎn)輪12的側(cè)面上的分割部件。在該實施例中，所述分割部件為分隔板，包括第一分隔板1111、第二分割板1112和第三分隔板1113，所述第一至第四分隔板分別沿著所述外殼11的徑向延伸。其中，第二分隔板1112位于第一分隔板1111和第三分隔板1113之間，三個所述分隔板沿著轉(zhuǎn)輪12徑向方向的外端一直延伸到外殼的內(nèi)側(cè)壁上，內(nèi)端抵接，形成三個密封區(qū)域。第一端口100設(shè)于第一分隔板1111和第三分隔板1113之間，第五端口500設(shè)于第一分割板1111和第二分隔板1112之間。在各個所述分割板上分別設(shè)有毛刷，用于密封轉(zhuǎn)輪12的側(cè)面。

圖5-6從不同視角示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的第二外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5-6所示，該第二外殼112與第一外殼111基本為對稱結(jié)構(gòu)，此處可參照第一外殼111的結(jié)構(gòu)理解。在第二外殼112上分別設(shè)有與第一至第三分隔板對應的第四至第六分隔板，并且在各個分割板上也分別設(shè)有密封毛刷。具體的，當轉(zhuǎn)輪裝置1裝配好后，各個分隔板上的毛刷密封在轉(zhuǎn)輪12的兩個側(cè)面上，將所述轉(zhuǎn)輪12上的吸附材料分割成多個氣流通道，分別形成所述吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103。其中，第一分隔板1111、第二分隔板1112、第四分割板1121和第五分隔板1122分割形成的氣流通道為脫附區(qū)102，第一分隔板1111、第三分隔板1113、第四分隔板1121和第六分隔板1123之間分割形成的氣流通道為吸附區(qū)101。吸附區(qū)101和脫附區(qū)102之間的氣流通道為冷卻區(qū)103。所述吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103在垂直于所述轉(zhuǎn)輪12的軸向的截面上的面積劃分比例為70～90：5～15：5～15。具體比例值可根據(jù)需要設(shè)定。在該比例范圍內(nèi)，能夠在轉(zhuǎn)輪12轉(zhuǎn)動過程中，有效實現(xiàn)對所述吸附材料的吸附、脫附和冷卻功能，使得所述吸附材料保持在最佳工作狀態(tài)。

第二端口200設(shè)于第四分隔板1121和第六分隔板1123之間，第六端口600設(shè)于第四分隔板1121和第五分割板1122之間，第四端口400設(shè)于第五分隔板1122和第六分割板1123之間。在外殼11上還設(shè)有轉(zhuǎn)軸孔1124，用于驅(qū)動軸的穿過。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)輪裝置1的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，該轉(zhuǎn)輪裝置1經(jīng)其第二外殼112固定于所述支架6上，并經(jīng)驅(qū)動軸與固定于支架6上的電機7連接。當該通風瓦斯收集系統(tǒng)運行時，驅(qū)動軸在電機7的驅(qū)動下，帶動轉(zhuǎn)輪12轉(zhuǎn)動，依次經(jīng)過吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103，對待處理通風瓦斯進行吸附處理，實現(xiàn)對甲烷成分的提濃富集。由于經(jīng)過脫附后的轉(zhuǎn)輪12溫度升高，需要經(jīng)過冷卻區(qū)103，通風瓦斯流過冷卻區(qū)103，帶走熱量，將轉(zhuǎn)輪12冷卻，使得轉(zhuǎn)輪12重新恢復吸附功能。

該實施例中的通風瓦斯收集系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，僅需轉(zhuǎn)輪12轉(zhuǎn)動，便可實現(xiàn)吸附、脫附和冷卻的過程，保持吸附材料的有效吸附狀態(tài)，設(shè)備投資低。并且，以濃縮產(chǎn)物氧化以后產(chǎn)生的部分低溫煙氣作為脫附熱源，能夠以較低的運行成本實現(xiàn)對通風瓦斯的有效處理，實現(xiàn)對通風瓦斯的清潔排放。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集方法的流程圖。如圖8所示，該通風瓦斯收集方法包括步驟S01-S04。

在步驟S01中，轉(zhuǎn)輪12帶動吸附材料轉(zhuǎn)動，依次經(jīng)過吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103，待處理的通風瓦斯分別流入所述吸附區(qū)101和冷卻區(qū)103。

具體的，在電機7啟動之前，首先通過輔助燃料啟動瓦斯鍋爐2，瓦斯鍋爐2產(chǎn)生的200℃-250℃的低溫煙氣進入脫附區(qū)102作為脫附熱源。然后，啟動電機7，電機7沿著圖中所示的轉(zhuǎn)動方向旋轉(zhuǎn)，使得轉(zhuǎn)輪12帶動吸附材料轉(zhuǎn)動，依次經(jīng)過吸附區(qū)101、脫附區(qū)102和冷卻區(qū)103，待處理的通風瓦斯分別流入所述吸附區(qū)101和冷卻區(qū)103，對待處理通風瓦斯進行吸附處理，對所述吸附材料進行脫附處理，實現(xiàn)對甲烷成分的提濃富集。由于經(jīng)過脫附后的轉(zhuǎn)輪12溫度升高，需要經(jīng)過冷卻區(qū)103，通風瓦斯流過冷卻區(qū)103，帶走熱量，將轉(zhuǎn)輪12冷卻，使得轉(zhuǎn)輪12重新恢復吸附功能。

在步驟S02中，在所述吸附區(qū)101內(nèi)，待處理的通風瓦斯通過所述吸附材料進行吸附處理，然后排入外部環(huán)境中。

具體的，待處理的通風瓦斯經(jīng)第一端口100進入吸附區(qū)101，經(jīng)第三端口300進入冷卻區(qū)103。其中，進入冷卻區(qū)103的通風瓦斯占通風瓦斯總量的3％～8％。在所述冷卻區(qū)103內(nèi)，所述吸附材料對通風瓦斯中的甲烷成分進行吸附，凈化后的通風瓦斯經(jīng)過第二引風機4，進入排氣筒5排入外部環(huán)境中，實現(xiàn)了對通風瓦斯的無污染排放。

在步驟S03中，在所述脫附區(qū)102內(nèi)，通風瓦斯對所述吸附材料進行脫附處理，帶走所述吸附材料上吸附的甲烷成分，然后進入瓦斯鍋爐2燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一部分排入外部環(huán)境，另一部分回流至所述脫附區(qū)102內(nèi)作為脫附熱源。

具體的，由瓦斯鍋爐2出氣端口流出的煙氣一部分經(jīng)第一引風機3排入排氣筒5，經(jīng)排氣筒5最終排入大氣；另一部分煙氣，經(jīng)第一引風機3回流至第五端口500，并經(jīng)第五端口500回流至脫附區(qū)102，作為脫附熱源帶走轉(zhuǎn)輪12上吸附的甲烷成分，得到濃縮氣。所述濃縮氣進入瓦斯鍋爐2，作為燃料再次燃燒。其中，所述回流至所述脫附區(qū)102內(nèi)作為脫附熱源的煙氣占所述瓦斯鍋爐2所排出的煙氣總量的40％～60％。

在步驟S04中，在所述冷卻區(qū)103內(nèi)，通風瓦斯流經(jīng)所述脫附材料，對所述脫附材料進行冷卻，然后進入所述瓦斯鍋爐2進行燃燒，燃燒產(chǎn)生的煙氣一部分排入外部環(huán)境，另一部分回流至所述脫附區(qū)102內(nèi)作為脫附熱源。

具體的，占總量3％～8％的通風瓦斯流過冷卻區(qū)103，對吸附材料進行降溫處理，用以恢復所述吸附材料的吸附能力，通過冷卻區(qū)103后的通風瓦斯進入瓦斯鍋爐23。

濃縮氣與通過冷卻區(qū)103后的通風瓦斯混合，進入瓦斯鍋爐2氧化并回收部分氧化熱量，部分低溫煙氣經(jīng)過鍋爐引風機、排氣筒5排入大氣。

圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的通風瓦斯收集系統(tǒng)的位置標示圖。如圖9所示，在該圖中，通過序號①-⑧標示系統(tǒng)的各處位置。

通過上述表格可知，通風瓦斯經(jīng)過該實施例中的通風瓦斯收集系統(tǒng)以及通風瓦斯收集方法對通風瓦斯的處理效果高效顯著，基本實現(xiàn)了對通風瓦斯的零甲烷排放，減少了對大氣的污染。

本申請中的通風瓦斯收集系統(tǒng)，以及應用該系統(tǒng)的通風瓦斯收集系統(tǒng)，用轉(zhuǎn)輪中的吸附材料吸附通風瓦斯中的甲烷，以煙氣脫附實現(xiàn)甲烷提濃富集；濃縮氣體由瓦斯鍋爐氧化，在將甲烷徹底燃燒生成無污染的水成分和碳氧化物的同時，產(chǎn)生的部分熱量回收利用，低溫煙氣攜帶部分熱量作為脫附熱源；由此實現(xiàn)低成本提高通風瓦斯中的甲烷濃度，提高通風瓦斯利用的經(jīng)濟性。

應當說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。