[發明專利]一種低濃度瓦斯供熱和發電系統

在審

• 申請號: 202111133207.2
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN114251119A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 尹德厚
• 申請（專利權）人: 尹德厚
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;C10L3/10;F01K25/08;F01K27/00;F01D15/10;F24D19/00;F28D7/00
• 代理公司: 杭州快知知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33293
• 代理人: 楊冬玲

本發明為一種低濃度瓦斯供熱和發電系統，包括：瓦斯管網、調節閥、脫水器、瓦斯氧化裝置、煙氣?熱水換熱器、水?水換熱系統、ORC發電系統；低濃度瓦斯經過脫水器，瓦斯氧化裝置和煙氣?熱水換熱器，依次對低濃度瓦斯進行脫水、產生高溫煙氣及對煙氣冷卻的處理，冷卻后的煙氣經過煙囪排出，降低對空氣的污染；水?水換熱系統包括循環水泵，煙氣?熱水換熱器將循環水泵供給的水?水循環系統冷卻水加熱為熱水或者熱蒸汽，之后再次進入水?水循環系統，提高能源的利用率；水?水換熱系統的剩余熱量進入到ORC發電系統，ORC發電系統具有初步投資少，占地面積小，建設周期短和可搬遷再利用的優點。

技術領域

本發明涉及發電領域，尤其涉及一種低濃度瓦斯供熱和發電系統。

背景技術

瓦斯是煤礦開采過程中的伴生氣體，主要的可燃成分是甲烷。煤礦安全規程規定：低于30％的低濃度瓦斯氣體只能排放到空氣中。目前，我國北方煤礦企業主要采用天然氣熱水鍋爐供暖及熱水。這種供熱方式除需支付天然氣費用，還會排放NO_x和一定量的低濃度瓦斯(CH₄含量一般為5％～20％)，而企業卻需要向外大量購電，造成能源利用率低、大氣污染，增加企業運營成本。現有技術中對于低濃度瓦斯主要采用了大型電廠或熱電廠的熱力系統，所述系統初始投資大，回收周期及建設周期長，占地面積大，系統復雜等問題。

發明內容

本發明提供的一種低濃度瓦斯供熱和發電系統，旨在解決現有技術中低濃度瓦斯直排造成的能源消耗和環境污染的技術問題，建立初投資少占地面積小，建設周期短，而且可以搬遷再利用的供熱及可低溫余熱利用的發電機組。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種低濃度瓦斯供熱和發電系統，包括瓦斯管網、調節閥、脫水器、瓦斯氧化裝置、煙氣-熱水換熱器、水-水換熱系統、ORC發電系統；低濃度瓦斯依次經過瓦斯管網、調節閥、脫水器、瓦斯氧化裝置、煙氣-熱水換熱器后利用水-水換熱系統實現供熱、利用ORC發電系統實現發電；

所述煙氣-熱水換熱器與所述水-水換熱系統之間設置有循環水泵，煙氣-熱水換熱器將循環水泵中供給的水-水換熱系統的冷卻水加熱為熱水或者蒸汽，加熱后的熱水或者蒸汽將再次進入水-水換熱系統循環利用，使資源得到循環使用；

所述水-水換熱系統包括串并聯設置的水-水換熱器一、水-水換熱器二和水-水換熱器三，所述煙氣-熱水換熱器與所述水-水換熱器一之間設置水-水換熱器一調節閥；在所述煙氣-熱水換熱器與所述水-水換熱器三之間設置水-水換熱器三調節閥。

進一步的，所述瓦斯氧化裝置包括NO_X擬制器，在所述脫水器與所述NO_X擬制器之間設置有低濃度瓦斯流量調節閥，減少NO_X的排放，減少空氣污染。

進一步的，所述低濃度瓦斯供熱和發電系統還包括鼓風機，所述鼓風機向所述瓦斯氧化裝置及NO_X擬制器供風，使瓦斯氣與空氣充分混合。

進一步的，所述煙氣-熱水換熱器還包括對NO_X擬制器供出的瓦斯氣進行反應的熱源撬反應裝置，該低濃度瓦斯供熱和發電系統還包括煙囪，所述熱源撬反應裝置產生的廢氣通過所述煙囪排出，所述熱源撬具有耗電量低，啟動時間短的特點。

進一步的，所述水-水換熱器一與所述循環水泵之間設置有水-水換熱器一開關閥；所述水-水換熱器一開關閥控制所述水-水換熱器一的冷水進入到所述循環水泵中加熱，所述水-水換熱器一與所述ORC發電系統相連接；

所述水-水換熱器二與所述水-水換熱器三之間設置有水-水換熱器二期開關閥；所述水-水換熱器二期開關閥控制所述水-水換熱器三中剩余的余熱進入到所述水-水換熱器二，所述水-水換熱器二與所述ORC發電系統相連接；