[发明专利]煤矿瓦斯综合应用系统及其利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保和可循环能源的装置及其应用方法，具体涉及一种煤矿瓦斯综合应用系统及其利用方法。

背景技术

煤矿瓦斯俗称煤层气属非常规天然气，是优质能源和化工原料。

中国不仅是一个煤炭资源大国，煤层气资源也极其丰富。我国政府和有关工业部门高度关注煤层气的勘探开发，今年来成效斐然。但是由于种种原因，投入与回报的比例仍不尽如人意。首先，中国地质条件复杂，煤矿瓦斯地质理论尚不成熟，对全国煤矿瓦斯主要赋存地区的煤层含气性、煤储层物性、控气地质特征等缺乏系统探讨和总结，煤矿瓦斯选取评价标准和方法有待深入研究，这是以往某些煤矿瓦斯开发选区失当的重要原因。其次，煤储层不同于常规天然气储层，煤矿瓦斯的勘探开发中的有关公益技术亟待改进，我国煤矿瓦斯抽采技术相对落后，煤矿瓦斯的利用有所限制。再者，不当的抽采方式容易造成瓦斯气中抽入空气降低了瓦斯浓度，使瓦斯的浓度在爆炸区间之内，存在安全隐患。由于瓦斯爆炸极限是在5%~15%，所以在保障安全的前提下，在2010年前只规定能利用浓度在30%以上的煤矿瓦斯，但随着技术的不断发展，国家政策的调整，30%以下的煤矿瓦斯也可以受限使用，使用技术有待进一步提高。煤矿瓦斯的开发利用对于我国国民经济的发展具有重要的战略意义，它将改善我国的能源结构、促进我国以煤为主的能源系统逐步向环境无害的可持续发展模式转变，形成洁净能源新产业，同时，煤矿瓦斯的开采还可以从根本上防止煤矿瓦斯事故，改善煤矿安全生产条件，且由于甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍，充分利用煤矿瓦斯可以减少甲烷排放所导致的强烈温室效应，对全球大气环境的保护具有积极作用。

煤矿的抽采系统因不同的抽采工艺和装机容量会产生很大的差异，使得抽采出的煤矿瓦斯浓度高低。按照浓度的不同，煤矿瓦斯可以分成以下几类：

1．浓度大于30%的高浓度瓦斯，这部分瓦斯安全可靠，通过除杂质、净化等系列处理后可以直接利用比如送入城市天然气管道，作为民用。

2. 浓度大于5%小于30%的低浓度瓦斯，根据近期国家规定需要在安装安全输送系统的前提下才能受限制的使用。

3. 在煤矿通风巷道中还存在浓度不超过0.7%的风排瓦斯，俗称矿井乏风。这部分瓦斯由于不能直接利用基本上都是直接排空，浪费了可利用资源。矿井乏风中甲烷含量虽低但总量非常大，通常占到整个煤矿瓦斯排放量的70%~80%，即占温室气体排放量70%以上，造成了大量温室气体的排放。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿瓦斯综合应用系统及其利用方法，可以对不同浓度的煤矿瓦斯采用不同的工艺路线进行综合利用，使整个煤矿瓦斯的利用率达到最大化。对于大量浓度超低的矿井乏风，使用蓄热氧化裂解装置摧毁微量甲烷，同时回收裂解产生的热量，在减少煤矿瓦斯所导致温室效应的同时，实现能源的综合回收利用。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现的：

一种煤矿瓦斯综合应用系统，其特点是，该应用系统包含矿井乏风测定部件、煤矿瓦斯测定部件、高浓度瓦斯处理子系统、低浓度瓦斯处理子系统、矿井乏风处理子系统和余热处理子系统；

所述的煤矿瓦斯测定部件的输入口通过管道与煤矿瓦斯抽采泵房的出风口相连; 

所述的矿井乏风测定部件的输入口通过管道与煤矿通风巷道的出风口相连；

所述的高浓度瓦斯处理子系统包含高浓度瓦斯预处理装置、高浓度燃气发电机组；所述的高浓度瓦斯预处理装置的进气口与煤矿瓦斯测定部件的出口通过管道相连，高浓度燃气发电机组的进气口通过管道与高浓度瓦斯预处理装置的出气口相连，所述的高浓度燃气发电机组的电源端通过电缆与电网相连；

所述的低浓度瓦斯处理子系统包含安全输送装置、低浓度瓦斯预处理装置、低浓度燃气发电机组；所述的安全输送装置的进气口与煤矿瓦斯测定部件的出口通过管道相连，低浓度瓦斯预处理装置进气口通过管道与安全输送装置的出气口相连，低浓度燃气发电机组进气口通过管道与低浓度瓦斯预处理装置的出气口相连；所述的低浓度燃气发电机组的电源端通过电缆与电网相连；

所述的矿井乏风处理子系统包含乏风输送连接装置、乏风氧化装置、第三控制传感部件、掺混装置；所述的乏风输送连接装置的进气口分别通过管道与乏风测定部件、掺混装置的出气口连接，其出气口与乏风氧化装置的进气口相连；所述的第三控制传感部件的进口与高浓度瓦斯预处理装置的出口相连；所述的掺混装置的进气口分别通过管道与乏风测定部件的出气口、第三控制传感部件的出气口相连；