本發(fā)明涉及能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年煤層氣(煤礦瓦斯)抽采量180億立方米、利用量86億立方米，同比分別增長(zhǎng)5.5％、11.5％。其中，井下瓦斯抽采量136億立方米、利用量48億立方米，利用率僅為35.3％，造成這種局面的主要原因是國(guó)內(nèi)大部分煤層透氣性差，礦井抽采的瓦斯?jié)舛容^低，甲烷濃度一般在10％～30％，瓦斯利用成本高，利用積極性差。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前瓦斯的利用方式主要有發(fā)電、提純加工利用兩種，提純加工利用方式主要針對(duì)高濃度瓦斯(甲烷體積分?jǐn)?shù)≥30％)，高濃度瓦斯量小，利用成本高，經(jīng)濟(jì)性差，因此當(dāng)前瓦斯的主流利用方式為發(fā)電。瓦斯發(fā)電系統(tǒng)中除了發(fā)電熱量還有大量的余熱資源，目前普遍的做法是供生活用，余熱資源利用并不充分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)，將瓦斯發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣余熱，轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)電能，并可以根據(jù)需要提供生活所需熱能，減少了瓦斯的直接排放，節(jié)能、環(huán)保效益顯著，對(duì)瓦斯發(fā)電產(chǎn)生的熱能實(shí)現(xiàn)了高效、綜合利用，大大提高了系統(tǒng)的熱能利用率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

本發(fā)明的瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)，包括瓦斯發(fā)電系統(tǒng)和利用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣余熱供電和供熱的有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括工質(zhì)儲(chǔ)存罐、排氣回?zé)峒訜崞鳌⒄舭l(fā)器、透平機(jī)、熱水加熱器和冷凝器，將有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐中的有機(jī)工質(zhì)加壓泵送入排氣回?zé)峒訜崞鬟M(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器中與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行熱交換，熱交換產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入透平機(jī)做功并通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從透平機(jī)出來(lái)的蒸汽分成兩路進(jìn)行循環(huán)，一路進(jìn)入排氣回?zé)峒訜崞黝A(yù)熱有機(jī)工質(zhì)，另一路與從排氣回?zé)峒訜崞鞒鰜?lái)的工質(zhì)流混合進(jìn)入熱水加熱器加熱循環(huán)熱水，最后經(jīng)冷凝器冷凝并回流入有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐；

進(jìn)一步，還包括與蒸發(fā)器循環(huán)連通的熱水預(yù)熱器和連通設(shè)置于熱水預(yù)熱器和熱水加熱器之間的熱用戶，流經(jīng)熱用戶的回水經(jīng)回水泵加壓泵送入熱水預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入熱水加熱器；

進(jìn)一步，還包括與冷凝器循環(huán)連通的用于冷卻冷凝器中有機(jī)工質(zhì)的冷卻水塔；

進(jìn)一步，所述瓦斯發(fā)電系統(tǒng)包括輸送安全保障系統(tǒng)、凈化裝置和發(fā)電機(jī)組，瓦斯先后經(jīng)輸送安全保障系統(tǒng)和凈化裝置處理后進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電，發(fā)電后的煙氣進(jìn)入蒸發(fā)器與有機(jī)工質(zhì)換熱后進(jìn)入熱水預(yù)熱器對(duì)回水進(jìn)行預(yù)熱，熱水預(yù)熱器中的低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙囪外排；

進(jìn)一步，瓦斯中甲烷體積分?jǐn)?shù)低于30％時(shí)選用低濃度發(fā)電機(jī)組，瓦斯中甲烷體積分?jǐn)?shù)大于等于30％時(shí)選用高濃度發(fā)電機(jī)組；

進(jìn)一步，所述輸送安全保障系統(tǒng)至少設(shè)有阻火泄爆、抑爆、阻爆三種不同原理的阻火防爆裝置，瓦斯經(jīng)輸送安全保障系統(tǒng)進(jìn)行阻火防爆處理后進(jìn)入凈化裝置進(jìn)行脫水、除塵處理；

進(jìn)一步，所述瓦斯中甲烷的體積分?jǐn)?shù)大于8％；

進(jìn)一步，所述熱水預(yù)熱器與煙囪之間設(shè)置有排煙風(fēng)機(jī)；

進(jìn)一步，所述透平機(jī)為汽輪機(jī)、螺桿膨脹機(jī)中的一種，所述有機(jī)工質(zhì)為甲苯、三氟二氯乙烷、丙烷、戊烷、異戊烷中的一種或幾種的混合物；

進(jìn)一步，所述透平機(jī)的蒸汽出口設(shè)置有使蒸汽分成兩路進(jìn)行循環(huán)的三通調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)三通調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣回?zé)崃康挠行д{(diào)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)，將瓦斯發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣余熱，轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)電能，并可以根據(jù)需要提供生活所需熱能，減少了瓦斯的直接排放，節(jié)能、環(huán)保效益顯著，對(duì)瓦斯發(fā)電產(chǎn)生的熱能實(shí)現(xiàn)了高效、綜合利用，大大提高了系統(tǒng)的熱能利用率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1為圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示：本實(shí)施例中，本發(fā)明的瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)，包括瓦斯發(fā)電系統(tǒng)和利用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣余熱供電和供熱的有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，所述有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)存罐8、排氣回?zé)峒訜崞?、蒸發(fā)器17、透平機(jī)5、熱水加熱器13和冷凝器12，將有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)存罐8中的有機(jī)工質(zhì)加壓泵送入排氣回?zé)峒訜崞?進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入蒸發(fā)器17中與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行熱交換，熱交換產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入透平機(jī)5做功并通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從透平機(jī)5出來(lái)的蒸汽分成兩路進(jìn)行循環(huán)，一路進(jìn)入排氣回?zé)峒訜崞?預(yù)熱有機(jī)工質(zhì)，另一路與從排氣回?zé)峒訜崞?出來(lái)的工質(zhì)流混合進(jìn)入熱水加熱器13加熱循環(huán)熱水，最后經(jīng)冷凝器12冷凝并回流入有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐；蒸發(fā)器17入口接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)出口、出口接熱水預(yù)熱器16進(jìn)口，熱水預(yù)熱器16出口與煙道排出口相連；有透平(膨脹機(jī))5、發(fā)電機(jī)6、排氣回?zé)峒訜崞?、有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐8、有機(jī)工質(zhì)加壓泵9、凝結(jié)器12、熱水加熱器13、蒸發(fā)器17以及連接它們的管道組成有機(jī)工質(zhì)循環(huán)回路，有機(jī)工質(zhì)加壓泵9入口接有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐8、出口接排氣回?zé)峒訜崞?的入口，蒸發(fā)器17入口接排氣回?zé)峒訜崞?的出口、出口接透平(膨脹機(jī))5的入口，發(fā)電機(jī)6與透平(膨脹機(jī))5相連，透平(膨脹機(jī))5的出口分別與排氣回?zé)峒訜崞?進(jìn)口和熱水加熱器13進(jìn)口相連，凝汽器12入口接熱水加熱器13出口、出口接有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐入口。

本實(shí)施例中，還包括與蒸發(fā)器17循環(huán)連通的熱水預(yù)熱器16和連通設(shè)置于熱水預(yù)熱器16和熱水加熱器13之間的熱用戶19，流經(jīng)熱用戶19的回水經(jīng)回水泵14加壓泵送入熱水預(yù)熱器16進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入熱水加熱器13；熱水加熱器13、回水泵14、熱用戶19、熱水預(yù)熱器16以及連接它們的管道組成供熱熱水回路，回水泵14入口接熱水加熱器13出口、出口接熱水預(yù)熱器16入口，熱用戶19入口接熱水預(yù)熱器16出口、出口接熱水加熱器13入口。

本實(shí)施例中，還包括與冷凝器12循環(huán)連通的用于冷卻冷凝器12中有機(jī)工質(zhì)的冷卻水塔10；冷卻水塔10、冷卻水循環(huán)泵11、凝結(jié)器12以及連接它們的管道組成冷卻水回路，冷卻水循環(huán)泵11入口接冷卻水塔10出口、出口接凝結(jié)器12入口，凝結(jié)器12出口接冷卻水塔10入口。

本實(shí)施例中，所述瓦斯發(fā)電系統(tǒng)包括輸送安全保障系統(tǒng)1、凈化裝置2和發(fā)電機(jī)組3，瓦斯先后經(jīng)輸送安全保障系統(tǒng)1和凈化裝置2處理后進(jìn)入發(fā)電機(jī)組3發(fā)電，發(fā)電后的煙氣進(jìn)入蒸發(fā)器17與有機(jī)工質(zhì)換熱后進(jìn)入熱水預(yù)熱器16對(duì)回水進(jìn)行預(yù)熱，熱水預(yù)熱器16中的低溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙囪18外排；排煙風(fēng)機(jī)15、熱水預(yù)熱器16、蒸發(fā)器17以及連接它們的管道組成中低溫?zé)煔夤苈?，蒸發(fā)器17入口接發(fā)電機(jī)組3出口、出口接熱水預(yù)熱器16進(jìn)口，熱水預(yù)熱器16出口經(jīng)排煙風(fēng)機(jī)15與煙囪18相連。

本實(shí)施例中，瓦斯中甲烷體積分?jǐn)?shù)低于30％時(shí)選用低濃度發(fā)電機(jī)組，瓦斯中甲烷體積分?jǐn)?shù)大于等于30％時(shí)選用高濃度發(fā)電機(jī)組。

本實(shí)施例中，所述輸送安全保障系統(tǒng)1至少設(shè)有阻火泄爆、抑爆、阻爆三種不同原理的阻火防爆裝置；阻火泄爆裝置應(yīng)選擇水封阻火泄爆裝置,抑爆裝置可選擇自動(dòng)噴粉抑爆裝置、細(xì)水霧輸送抑爆裝置和氣水兩相流輸送抑爆裝置中的一種；阻爆裝置應(yīng)選擇自動(dòng)阻爆裝置；上述裝置結(jié)構(gòu)皆為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再一一贅述；瓦斯經(jīng)輸送安全保障系統(tǒng)進(jìn)行阻火防爆處理后進(jìn)入凈化裝置2進(jìn)行脫水、除塵處理；以滿足發(fā)電機(jī)組3對(duì)瓦斯氣體組分的要求。

本實(shí)施例中，所述瓦斯中甲烷的體積分?jǐn)?shù)大于8％。

本實(shí)施例中，所述熱水預(yù)熱器16與煙囪18之間設(shè)置有排煙風(fēng)機(jī)15。

本實(shí)施例中，所述透平機(jī)5為汽輪機(jī)、螺桿膨脹機(jī)中的一種，所述有機(jī)工質(zhì)為甲苯、三氟二氯乙烷、丙烷、戊烷、異戊烷中的一種或幾種的混合物。

本實(shí)施例中，所述透平機(jī)5的蒸汽出口設(shè)置有使蒸汽分成兩路進(jìn)行循環(huán)的三通調(diào)節(jié)閥4，調(diào)節(jié)三通調(diào)節(jié)閥4的開(kāi)度實(shí)現(xiàn)對(duì)排氣回?zé)崃康挠行д{(diào)節(jié)。

上述實(shí)施例中的瓦斯高效綜合利用系統(tǒng)工作原理是：瓦斯首先進(jìn)入輸送安全保障裝置1保障瓦斯輸送的安全，然后通過(guò)凈化裝置2以滿足發(fā)電機(jī)組對(duì)瓦斯氣體組分的要求，最后進(jìn)入發(fā)電機(jī)組3發(fā)電；煙氣進(jìn)入蒸發(fā)器17與有機(jī)工質(zhì)換熱后，進(jìn)入熱水預(yù)熱器16對(duì)回水進(jìn)行預(yù)熱，最后經(jīng)排煙風(fēng)機(jī)15進(jìn)入煙囪18外排；有機(jī)工質(zhì)加壓泵9將從有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐8出來(lái)的有機(jī)工質(zhì)加壓泵送入排氣回?zé)峒訜崞?進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入蒸發(fā)器17與從發(fā)電機(jī)組3出來(lái)的煙氣進(jìn)行換熱，有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)生成具一定壓力和溫度的蒸汽，蒸汽進(jìn)入透平(膨脹機(jī))5做功，通過(guò)發(fā)電機(jī)6將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，從透平(膨脹機(jī))5出來(lái)的蒸汽通過(guò)三通調(diào)節(jié)閥4分為兩路，一路進(jìn)排氣回?zé)峒訜崞?預(yù)熱從有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐8出來(lái)經(jīng)有機(jī)工質(zhì)加壓泵9加壓的有機(jī)工質(zhì)、另一路與從排氣回?zé)峒訜崞?出來(lái)的工質(zhì)流混合進(jìn)入熱水加熱器13加熱循環(huán)熱水，最后進(jìn)入冷凝器12冷凝并回流入有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐8，完成一次有機(jī)工質(zhì)的循環(huán)；從熱用戶19來(lái)的回水經(jīng)回水泵14加壓泵送入熱水預(yù)熱器16進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入熱水加熱器13完成熱水的加熱；從冷卻水塔10底部出來(lái)的水經(jīng)過(guò)冷卻水循環(huán)泵11加壓后泵送入凝結(jié)器12冷卻有機(jī)工質(zhì)，最后返回冷卻水塔10冷卻。根據(jù)用戶對(duì)供熱負(fù)荷的需求，通過(guò)調(diào)節(jié)三通調(diào)節(jié)閥4的開(kāi)度，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)朗肯循環(huán)排氣回?zé)崃康挠行д{(diào)節(jié)。

最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。