一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置及方法与流程

1.本发明涉及瓦斯掺烧技术领域，特别涉及一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置及方法。

背景技术：

[0002][0003]
根据了解，高浓度瓦斯气体可以通过燃气轮机进行燃烧处理。
[0004]
低浓瓦斯气体可以采用直接氧化方式予以处理，在特殊的氧化炉中反应，生成高温(950℃)的烟气，可以设置余热锅炉对上述烟气中的热量部分回收。但是，上述氧化炉也存在投资成本高以及利用效率低的缺点。
[0005]
目前煤粉锅炉大多为超临界燃煤发电机组，常用的为一次风，采用的为正压直吹式制粉系统，部分一次风经空预器加热后和旁路的冷一次调温风混合后送入磨煤机，将原煤干燥、磨碎后形成大约80℃左右的风粉混合物通过一次风燃烧器送入炉膛。而磨煤机在磨制煤粉过程中本身对防爆要求较高，如果将瓦斯气体掺混至一次风系统，制粉系统的防爆特性发生变化，存在较多的不确定因素，不建议采用。
[0006]
另外一种方式是将低浓瓦斯直接送入炉膛进行燃烧，由于瓦斯浓度较低，掺混后的瓦斯气体为常温，此部分瓦斯混合气体未经过预热器加热，预热器换热减少，排烟温度将有所上升，对炉膛燃烧影响较大。另外，还需要考虑防爆的问题，因此也不推荐。

技术实现要素：

[0007]
本发明解决了相关技术中瓦斯采用一次风掺混存在较多的不确定因素或者直接入锅炉燃烧对炉膛燃烧影响较大的问题，提出一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置及方法，经一次掺混后的瓦斯气体，浓度在3％以下，适于大规模输送，也满足相关安全输送的要求；在电厂区域，经二次掺混后浓度至0.5％以下，送入二次风经空预器加热后燃烧，对锅炉本体影响不大，符合防爆、安全输送、稳定燃烧要求；经加热后的瓦斯气体，在煤粉锅炉约1400℃的燃烧温度条件下，可以很容易燃尽，并利用瓦斯气体的能量替代部分燃煤，具有良好的节能收益。
[0008]
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，包括依次位于矿井区域内且相连接的矿井瓦斯抽采泵站、一次掺混装置和瓦斯送风机，所述瓦斯送风机通过瓦斯输送管道与二次掺混装置相连，所述二次掺混装置得到的冷二次风进入空预器，所述空预器出来的热二次风通过燃烧器进入锅炉，所述二次掺混装置、空预器、燃烧器与锅炉均位于燃煤电厂区域内。
[0009]
作为优选方案，所述二次掺混装置得到的冷二次风通过二次风机送入空预器，所述二次风机通过二次风机消音器进行消音。
[0010]
作为优选方案，所述空预器还通过一次风机送风，所述一次风机通过一次风机消音器消音。
[0011]
作为优选方案，所述锅炉的出风口通过scr反应器与空预器相连，所述空预器的出风口与烟气净化系统相连。
[0012]
作为优选方案，所述空预器的热二次风出口与锅炉的sofa风道相连。
[0013]
本发明的另一方面，还提供一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，步骤如下：
[0014]
s1、矿井瓦斯抽采泵站中的瓦斯气体进入一次掺混装置与空气进行一次掺混使得瓦斯气体浓度降低；
[0015]
s2、经过一次掺混后的瓦斯气体经过瓦斯送风机进入瓦斯输送管道并输送至燃煤电厂区域内；
[0016]
s3、在燃煤电厂区域内瓦斯气体经过二次掺混装置与空气进行二次掺混使得瓦斯气体浓度进一步降低；
[0017]
s4、二次掺混后的瓦斯气体送入二次风机进口，通过空预器加热后经燃烧器送入锅炉的炉膛燃烧。
[0018]
作为优选方案，矿井瓦斯抽采泵站中的瓦斯气体浓度为8～10％。
[0019]
作为优选方案，一次掺混后的瓦斯气体浓度为3％以下。
[0020]
作为优选方案，二次掺混后的瓦斯气体浓度为0.5％以下。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的瓦斯气体经一次掺混后，浓度在3％以下，适于大规模输送，也满足相关安全输送的要求；在电厂区域，经二次掺混后浓度至0.5％以下，送入二次风经空预器加热后燃烧，对锅炉本体影响不大，符合防爆、安全输送、稳定燃烧要求；经加热后的瓦斯气体，在煤粉锅炉约1400℃的燃烧温度条件下，可以很容易燃尽，并利用瓦斯气体的能量替代部分燃煤，具有良好的节能收益。
附图说明
[0022]
图1是本发明的系统连接图。
[0023]
图中：
[0024]
1、矿井瓦斯抽采泵站，2、一次掺混装置，3、瓦斯送风机，4、瓦斯输送管道，5、二次掺混装置，6、空预器，7、燃烧器，8、锅炉，801、sofa风道，9、二次风机消音器，10、一次风机消音器，11、 scr反应器。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0028]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0029]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0030]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0031]
实施例1
[0032]
如图1所示，一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，包括依次相连接的矿井瓦斯抽采泵站1、一次掺混装置2和瓦斯送风机3，从而将将低浓度瓦斯气体进一步掺混至3％以下浓度，3％以下浓度的瓦斯气体通过瓦斯输送管道4进行中长距离输送较为安全；瓦斯送风机3通过瓦斯输送管道4与二次掺混装置5相连，将3％以下浓度的瓦斯气体同空气二次掺混，至浓度0.5％以下；二次掺混装置5得到的冷二次风进入空预器6，空预器6出来的热二次风通过燃烧器7进入锅炉8。
[0033]
在一个实施例中，矿井瓦斯抽采泵站1、一次掺混装置2和瓦斯送风机3均位于矿井区域内。
[0034]
在一个实施例中，二次掺混装置5、空预器6、燃烧器7与锅炉 8均位于燃煤电厂区域内。
[0035]
在一个实施例中，二次掺混装置5得到的冷二次风通过二次风机送入空预器6，二次风机通过二次风机消音器9进行消音。
[0036]
在一个实施例中，空预器6还通过一次风机送风，一次风机通过一次风机消音器10消音。
[0037]
在一个实施例中，锅炉8的出风口通过scr反应器11与空预器 6相连，对从锅炉8出
来的气体进行脱硝，减少污染；空预器6的出风口与烟气净化系统相连，从而对烟气进行净化。
[0038]
在一个实施例中，空预器6的热二次风出口与锅炉8的sofa风道801相连，从而帮助锅炉8内的气体充分燃尽。
[0039]
实施例2
[0040]
本发明的另一方面，还提供一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，步骤如下：
[0041]
s1、矿井瓦斯抽采泵站1中的瓦斯气体(浓度为8～10％)进入一次掺混装置2与空气进行一次掺混使得瓦斯气体浓度降低；
[0042]
s2、经过一次掺混后的瓦斯气体(浓度为3％以下)经过瓦斯送风机3进入瓦斯输送管道4并输送至燃煤电厂区域内；
[0043]
s3、在燃煤电厂区域内瓦斯气体经过二次掺混装置5与空气进行二次掺混使得瓦斯气体浓度进一步降低；
[0044]
s4、二次掺混后的瓦斯气体(浓度为0.5％以下)送入二次风机进口，通过空预器6加热后经燃烧器7送入锅炉8的炉膛燃烧。
[0045]
下面以某工程为案例进行说明：
[0046]
煤矿抽采的低浓瓦斯量大约为1800
×
104nm3/年(折算成纯瓦斯气体)，考虑到在回转式空预器中有少量二次风漏到烟气中，则炉膛可燃烧利用1762
×
104nm3/年(折算成纯瓦斯)，瓦斯的气体热值为35.818mj/nm3，按上述参数计算，则可节省标煤约2.156万t。
[0047]
根据计算，按每年利用瓦斯气体1800万nm3，每nm3甲烷燃烧生成二氧化碳气体1.97kg，上述气体燃烧产生总二氧化碳3.5万吨；电厂每吨原煤燃烧产生二氧化碳1.92t；瓦斯气体燃烧热值等效于 3.162万吨原煤，上述原煤燃烧产生二氧化碳总量为6.06万吨。考虑到替代原煤减少的二氧化碳排放以及掺烧瓦斯气体燃烧产生的二氧化碳量，每年可以减排二氧化碳大约2.5万吨。
[0048]
根据初步计算，如果上述瓦斯气体全部在一台660mw煤粉锅炉中燃烧，则单台机组燃煤量可以下降2.18％，即磨煤机可以少磨制2.18％的原煤，磨煤机电耗会略有减少。
[0049]
同理，由于相同热值的甲烷燃烧所需空气量略多于同等热值燃煤所需空气量，产生的烟气量也会略有增加；同时二次风风量考虑部分瓦斯气体，风量略有增加(基本不变)。
[0050]
根据分析，掺烧瓦斯气体后，可以充分利用高效的煤粉锅炉对低浓度瓦斯气体进行综合处理，可以实现节能、减排、减少温室气体排放的综合效果，实现煤电和煤矿的一体化共赢。
[0051]
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，其特征在于：包括位于矿井区域内且依次相连接的矿井瓦斯抽采泵站(1)、一次掺混装置(2)和瓦斯送风机(3)，所述瓦斯送风机(3)通过瓦斯输送管道(4)与二次掺混装置(5)相连，所述二次掺混装置(5)得到的冷二次风进入空预器(6)，所述空预器(6)出来的热二次风通过燃烧器(7)进入锅炉(8)，所述二次掺混装置(5)、空预器(6)、燃烧器(7)与锅炉(8)均位于燃煤电厂区域内。2.根据权利要求1所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，其特征在于：所述二次掺混装置(5)得到的冷二次风通过二次风机送入空预器(6)，所述二次风机通过二次风机消音器(9)进行消音。3.根据权利要求1所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，其特征在于：所述空预器(6)还通过一次风机送风，所述一次风机通过一次风机消音器(10)消音。4.根据权利要求1所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，其特征在于：所述锅炉(8)的出风口通过scr反应器(11)与空预器(6)相连，所述空预器(6)的出风口与烟气净化系统相连。5.根据权利要求1所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置，其特征在于：所述空预器(6)的热二次风出口与锅炉(8)的sofa风道(801)相连。6.一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，其特征在于，步骤如下：s1、矿井瓦斯抽采泵站(1)中的瓦斯气体进入一次掺混装置(2)与空气进行一次掺混使得瓦斯气体浓度降低；s2、经过一次掺混后的瓦斯气体经过瓦斯送风机(3)进入瓦斯输送管道(4)并输送至燃煤电厂区域内；s3、在燃煤电厂区域内瓦斯气体经过二次掺混装置(5)与空气进行二次掺混使得瓦斯气体浓度进一步降低；s4、二次掺混后的瓦斯气体送入二次风机进口，通过空预器(6)加热后经燃烧器(7)送入锅炉(8)的炉膛燃烧。7.根据权利要求6所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，其特征在于：矿井瓦斯抽采泵站(1)中的瓦斯气体浓度为8～10％。8.根据权利要求6所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，其特征在于：一次掺混后的瓦斯气体浓度为3％以下。9.根据权利要求6所述的煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧方法，其特征在于：二次掺混后的瓦斯气体浓度为0.5％以下。

技术总结

本发明涉及瓦斯掺烧技术领域，特别涉及一种煤矿低浓度瓦斯同煤粉锅炉掺烧装置及方法，包括依次相连接的矿井瓦斯抽采泵站、一次掺混装置和瓦斯送风机，所述瓦斯送风机通过瓦斯输送管道与二次掺混装置相连，所述二次掺混装置得到的冷二次风进入空预器，所述空预器出来的热二次风通过燃烧器进入锅炉。本发明的瓦斯气体经一次掺混后，浓度在3％以下，适于大规模输送；在电厂区域，经二次掺混后浓度至0.5％以下，送入二次风经空预器加热后燃烧，对锅炉本体影响不大，符合防爆、安全输送、稳定燃烧要求；经加热后的瓦斯气体，在煤粉锅炉约1400℃的燃烧温度条件下，可以很容易燃尽，并利用瓦斯气体的能量替代部分燃煤，具有良好的节能收益。益。益。