[发明专利]超低浓度瓦斯燃烧方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及超低浓度瓦斯回收利用领域，尤其涉及一种超低浓度瓦斯燃烧方法及系统。

背景技术

在现代的煤矿工业生产过程中，瓦斯浓度为30％的高浓度瓦斯可被直接利用，浓度为6-30％的低浓度瓦斯由于很难被直接利用，大都采用内燃机瓦斯发电技术用于发电。对于浓度小于0.75％的矿井风排瓦斯(乏风)采用逆流蓄热式乏风氧化技术处理，而浓度为0.75-6％的这部分超低浓度瓦斯由于目前无法被利用，只能通过稀释到0.75％以下归到乏风中。

乏风浓度虽然极低，但因其总量特别巨大，加之利用技术难度大，所以乏风中所含的甲烷长期以来只能被全部排到大气中，从而造成能源的大量浪费和相当于CO₂的21倍的温室气体效应。随着应对气候变化步伐的加快，以及节能减排力度的不断加大，乏风的利用处理技术正在得到越来越广泛的应用。

现有技术中，多使用传统的乏风逆流蓄热式氧化装置采用氧化法对乏风中的少量瓦斯加以回收利用，以满足环保和节能减排要求。然而，在利用上述氧化装置进行逆流转换换向的过程中，大量的乏风瓦斯会发生逃逸，使得瓦斯不能得到有效处理，并且，由于装置中取热结构单一，热利用率仅能达到接近60％，使得烟气的最终排烟温度较高，导致大量的排烟热损失，最终造成整个过程的热效率低下，经济性较差。

发明内容

本发明提供了一种超低浓度瓦斯燃烧方法及系统，能够解决现有技术中风排瓦斯在处理过程中所产生的瓦斯逃逸及取热效率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超低浓度瓦斯燃烧方法，包括：

a、将初始温度下的超低浓度瓦斯与乏风的混合气提供至直接燃烧器，利用直接燃烧器中的热源介质逐步点燃所述混合气，直至全部点燃；

b、将全部点燃的混合气送入反应室中充分燃烧，生成高温烟气；

c、逐步回收高温烟气中的热量直至烟气的温度降至预定温度。

可选的，在步骤a之前还包括：

将超低浓度瓦斯与乏风混合均匀，并将其逐步预热至初始温度。

优选的，所述预定温度比所述超低浓度瓦斯的起始温度高5℃-15℃。

可选的，步骤a还包括：

测量所述混合气进入直接燃烧器的初始温度；

根据测得的所述混合气的初始温度，调节热源介质的输送量以保证火焰稳定。

可选的，在步骤b中，

实时测量反应室顶部的温度；

根据测得的反应室顶部的温度，调节旁路瓦斯气阀门的流量以将所述反应室内的温度维持在安全温度范围内。

优选的，在将超低浓度瓦斯与乏风混合之前，设定抽排超低浓度瓦斯瓦斯的允许波动范围，控制超低浓度瓦斯的浓度在允许波动范围内。

进一步的，通过切断或放散超低浓度瓦斯气源的方式控制超低浓度瓦斯的浓度在允许波动范围内。

优选的，在将超低浓度瓦斯与乏风混合均匀之后，控制所述混合气中的超低浓度瓦斯的浓度至少低于相应初始温度下爆炸极限的下限的三分之一。

进一步的，通过调节乏风量或空气量将所述混合气中的超低浓度瓦斯的浓度控制在至少低于相应初始温度下爆炸极限的下限的三分之一。

进一步的，当所述混合气中的超低浓度瓦斯的浓度高于设定的允许波动范围的上限时，切断或放散超低浓度瓦斯气源。

具体的，所述步骤c具体为：

利用高温烟气依次流经温度由高至低的不同预热段对超低浓度瓦斯进行逐步预热，通过在相邻的预热段之间设置取热装置以回收流经上一级预热段后的烟气中的部分热量，最后将低温预热段的烟气通过中间介质与超低浓度瓦斯进行换热，直至烟气的温度降至所述预定温度。

一种超低浓度瓦斯燃烧系统，包括：

直接燃烧器，用于逐步点燃初始温度下的超低浓度瓦斯与乏风的混合气，直至全部点燃；

反应室，与所述直接燃烧器相连，用于使全部点燃的混合气在所述反应室中充分燃烧，生成高温烟气；

余热利用装置，与所述反应室相连，用于逐步回收高温烟气中的热量直至烟气的温度降至预定温度。

优选的，所述直接燃烧器中设有环形布置的超低浓度瓦斯气体分布通道。

可选的，所述余热利用装置包括依次设置的瓦斯气预热装置和中间取热装置，其中：

所述瓦斯气预热装置用于逐步预热流经的所述混合气；

所述中间取热装置用于逐步回收流经的烟气中的热量。