[發明專利]煤礦瓦斯回熱氧化方法

有效

• 申請號: 202110798530.5
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113375175B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 王建學;蕭琦
• 申請（專利權）人: 北京中源博智節能科技有限公司
• 主分類號: F23G7/07
• 分類號: F23G7/07;F23G5/50;F23J15/06;F28D20/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 程小娟

本發明提供一種煤礦瓦斯回熱氧化方法，屬于煤礦瓦斯利用的技術領域，將濃度低于30%的煤礦瓦斯調節至1.2%～3%送入回熱氧化裝置，通過調節回熱氧化裝置中瓦斯的流速，實現超低濃度瓦斯的回熱氧化。本發明具有安全性高、可靠性高和經濟性高的優點。

技術領域

本發明屬于煤礦瓦斯利用的技術領域，具體公開了一種煤礦瓦斯回熱氧化方法。

背景技術

根據《煤礦安全規程》規定：“瓦斯利用時，瓦斯濃度不得低于30%”，其原因是濃度低于30%的瓦斯，由于其中含蓋了甲烷濃度處在5%~16%區間范圍的爆炸危險性氣體，出于安全考慮，一般被禁止利用，但是直接排放既浪費了資源也污染了環境。隨著科技的發展，濃度低于30%的瓦斯的利用也有了新的發展，目前低濃度、超低濃度瓦斯的利用主要有以下四個途徑。

1、瓦斯發電：采用煤礦低濃度瓦斯發電機組和輸送安全保障技術實現低濃度瓦斯發電。

2、瓦斯濃縮：采用變壓吸附技術和低溫液化分離技術將煤礦低濃度瓦斯濃縮成高濃度瓦斯，作為民用燃料和化工原料等。

3、摻混燃燒：將煤礦低濃度、超低濃度瓦斯作為工業鍋爐的輔助燃料與煤炭摻混燃燒，進行發電或其他熱能利用。

4、瓦斯氧化利用：將抽排的低濃度、超低濃度瓦斯，與煤礦乏風瓦斯混合后，進行氧化反應，利用氧化反應產生的熱能進行發電、制冷和制熱，進行熱量的階梯利用。

針對瓦斯氧化利用，煤礦乏風瓦斯濃度一般小于1%，目前有蓄熱氧化和回熱氧化等技術。蓄熱氧化裝置在一個工作周期之后，要對氣體的流向進行換向，如CN201110276483.4公開的一種可回收熱能的通風瓦斯氧化系統，CN201410099396.X 公開的一種煤礦乏風氧化系統。據統計，蓄熱氧化裝置的安全事故，幾乎全部和流向切換故障有關。由于頻繁、快速流向切換，在切換過程中流量有波動，濃度摻混裝置來不及調節從而濃度也會波動；流向切換故障極易導致濃度調節失控。

而且蓄熱氧化裝置要求經過瓦斯混配器之后的瓦斯氣中甲烷體積濃度數低于1.2%（煤炭工程，第51卷第3期，瓦斯蓄熱氧化低濃度瓦斯安全混配工藝設計），瓦斯氧化利用效率較低。

而關于回熱氧化技術，CN202096885U公開了一種多級回熱型低濃度瓦斯熱逆流催化氧化裝置，用于低濃度瓦斯煙氣的凈化及其反應熱的利用，包括一個瓦斯催化氧化反應器，瓦斯催化氧化反應器的進氣管通過一個回熱器與低濃度瓦斯煙氣排放管道連接,在回熱器的進氣管上連接有一個過濾器；瓦斯催化氧化反應器的排氣管上依次串連高溫煙氣換熱器和低溫煙氣換熱器后，又通過所述回熱器與凈化煙氣排放管連接，回熱器的排氣管上連接有接力風機；所述高溫煙氣換熱器和低溫煙氣換熱器上設有進水管和出水管，其出水管分別與高溫熱水供應管和低溫熱水供應管聯通。該專利中，進氣先經回熱器預熱后再送入反應器，可減緩反應器入口段溫度衰減，從而延長反應器的氣流換向周期，減少電動閥動作次數，這樣不僅可以提高電磁閥的使用壽命，而且使得反應器內氣流更穩定。但是上述專利仍需要通過反應器的氣流進行換向減緩反應器入口段溫度衰減，從而實現低濃度瓦斯的催化氧化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對濃度低于30%的煤礦瓦斯回熱氧化方法，可將瓦斯氧化濃度上限由1.2%提高至3%，極大地提高瓦斯氧化利用效率，而且無需對回熱氧化裝置中的氣流換向，而是通過調節回熱氧化裝置中瓦斯的流速，實現回熱氧化裝置中超低濃度瓦斯的回熱氧化。

為實現上述目的，本發明提供一種煤礦瓦斯回熱氧化方法，將濃度低于30%的煤礦瓦斯調節至1.2%～3%的超低濃度送入回熱氧化裝置，按照下述公式調節回熱氧化裝置中瓦斯的流速，實現超低濃度瓦斯的回熱氧化，

V ≤ 0.1466 e^35.7D·e^0.00162T