[发明专利]基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统及方法

权利要求书

1.一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，包括空压机(11)、电动机(12)、矿井巷道(14)、燃烧器(26)、膨胀机单元、同步发电机(20)、换热系统(21)、燃烧控制器(31)和辅助压缩空气储罐(34)；

所述空压机(11)的输入端处设有空压机入口导叶(10)；所述电动机(12)连接至空压机(11)的驱动端；所述空压机(11)的输出端经换热系统(21)换热后分支设置，其中一支路经矿井巷道(14)与燃烧器(26)的输入端相连接；另一支路经辅助压缩空气储罐(34)与燃烧器(26)的输入端相连接，所述燃烧器(26)的输出端与膨胀机单元相连接，所述膨胀机单元的驱动端与同步发电机(20)相连接，膨胀机单元内的空气经换热系统(21)换热后排出气体；

所述辅助压缩空气储罐(34)与燃烧器(26)的输入端上设有空气流量计(35)，空气流量计(35)与燃烧器(26)之间设有空气流量调节阀(32)，燃烧器(26)的输入端处还设有燃气管路，且在燃气管路处设有燃气流量计(36)，燃气流量计(36)与燃烧器(26)之间设有燃气流量调节阀(33)；所述燃烧控制器(31)的控制端分别连接至空气流量调节阀(32)和燃气流量调节阀(33)上，用于对燃烧器(26)内含煤层瓦斯压缩空气的浓度进行调节；

所述燃烧控制器(31)的输入端连接信号接收模块，燃烧控制器(31)的输出端连接信号处理器和信号输出模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，所述信号处理器设有模式切换器，用于对含煤层瓦斯压缩空气的浓度进行切换调节。

3.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，所述燃烧器(26)阵列分布，燃烧器(26)的数量与经煤层气压缩空气的容量对应，经煤层气压缩空气的容量大，则燃烧器(26)的数量多，经煤层气压缩空气的容量小，则燃烧器(26)的数量少。

4.根据权利要求3所述的一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，所述燃烧器(26)包括煤层气主流道、高压燃气辅助流道、高压空气辅助流道和伸缩式高能点火器(233)；所述高压燃气辅助流道和高压空气辅助流道分别装配在煤层气主流道上，且高压燃气辅助流道与燃气管路连通，高压空气辅助流道与辅助压缩空气储罐(34)的空气管道连通；伸缩式高能点火器(233)装配在煤层气主流道的点燃端；

所述煤层气主流道上沿着入口至出口方向依次设置煤层气快关门(211)、第二金属网阻火器(213)、煤层气成分及流量测量装置(214)和煤层气旋流调节门(212)；所述高压燃气辅助流道上沿着入口至出口方向依次设置高压燃气快关门(221)和燃气旋流调节门(222)；所述高压空气辅助流道上沿着入口至出口方向依次设置高压空气关断门(231)和高压空气旋流门(232)。

5.根据权利要求1所述的一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，所述换热系统(21)内设有储热系统和储冷系统；

所述储热系统包括储热罐(27)、冷流泵(22)和压缩机末级换热器(23)；所述末级换热器(23)设置在空压机(11)与矿井巷道(14)的管路之间，所述储冷系统的输出端经冷流泵(22)后通过末级换热器(23)输出至储热罐(27)内；

所述储冷系统包括储冷罐(28)、热流泵(24)和再热器(25)；所述再热器(25)设置在膨胀机单元内，所述储热系统的输出端经热流泵(24)后分别通过再热器(25)输出至储冷罐(28)内。

6.根据权利要求5所述的一种基于废弃矿井的压缩空气储能及煤层瓦斯利用系统，其特征在于，所述膨胀机单元包括高压膨胀机(18)和低压膨胀机(19)，所述再热器(25)设置在高压膨胀机(18)和低压膨胀机(19)之间，高压膨胀机(18)的输入端与燃烧器(26)的输出端相连接，且在连接管道之间设置有膨胀机入口调节阀(17)；低压膨胀机(19)的另一端分支流设置，其中一支流连通出口，另一支流连接同步发电机(20)。