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1、10申请公布号CN103933837A43申请公布日20140723CN103933837A21申请号201410099396X22申请日20140318B01D53/74200601B01D53/72200601E21F17/1820060171申请人山西潞安环保能源开发股份有限公司地址046204山西省长治市襄垣县候堡镇72发明人刘宝金吴祥云朱朝辉张金光张文平黄文科吴治厚李华栋74专利代理机构沈阳火炬专利事务所普通合伙21228代理人李福义54发明名称一种煤矿乏风氧化系统57摘要本发明的目的是要提供一种运行稳定，系统启动时间短，热回收效率高的煤矿乏风氧化系统。通过配气装置、装置本体、换向装。
2、置、启动装置以及测控装置的配套组合，特别是由两个三通阀组成的换向装置，有效减少管道中的乏风损失，整个系统的运行，包括换向装置的切换、流量测量与调节、压力、温度测量、甲烷浓度监控及反馈均在监测装置的监控下进行，可实时获取监控测量数据，及时作出乏风氧化运行调整方案，实现节能减排效果。本发明运行稳定，系统启动时间短，热回收效率高。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN103933837ACN103933837A1/1页21一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于包括配气装置、装置本体、换向装置、启动装置。
3、和测控装置，所述的配气系统包括空气管路、天然气管路和混合器，所述的空气管路的输入端与空气过滤器相连接，所述的空气管路设置有涡接流量计，所述的天然气管路和空气管路的输出端与混合器相连接，所述的天然气管路设置有靶式流量计和电动调节阀；所述的换向系统包括左三通阀和右三通阀，所述左三通阀和右三通阀设置在装置本体的左右两侧；所述的装置本体包括左防爆泄压阀、右防爆泄压阀、保温层、蓄热体、接燃烧器凸台、本体构成块和热电偶插座，所述的左防爆泄压阀、右防爆泄压阀设置在装置本体的左右两侧，所述的本体构成块内设置有蓄热室，所述的本体构成块上设置有热电偶插座，所述的蓄热室内设置有蓄热体，所述的蓄热室设置有保温层，装置。
4、本体中心位置设置接燃烧器凸台；所述的启动装置为燃烧器并与接燃烧器凸台相连接；所述的测控装置包括气体温度压力浓度监测装置、流量监测装置和报警装置。2根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的测控装置包括P比控制柜、热电偶、甲烷浓度传感器、压力传感器和报警装置，所述的P比控制柜与靶式流量计、电动调节阀、热电偶和涡接流量计相连接。3根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的左三通阀和右三通阀与引风机相连接。4根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的燃烧器采用旋流扩散燃烧器。5根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的天然气管设置有防回。
5、火器。6根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的天然气管设置有防回火器设置有单向阀。7根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的蓄热体是蜂窝陶瓷蓄热体。8根据权利要求1所述的一种煤矿乏风氧化系统，其特征在于所述的混合器的出口处设置有色谱分析仪。权利要求书CN103933837A1/4页3一种煤矿乏风氧化系统技术领域0001本发明属于煤矿乏风氧化技术领域，特别涉及一种煤矿乏风氧化系统。背景技术0002煤是一种重要的一次能源，在煤的形成过程中，也伴生煤层气，主要是甲烷。由于煤层气开采方式的不同，其甲烷的含量显著不同。0003若是通过地面钻井开采，采出甲烷含量多于8。
6、0的煤矿瓦斯，此气体类似天然气，该气体可用于天然气发电设备进行发电或者民用材料等处，利用技术相对简单且成熟，若是通过井下瓦斯抽放系统和地面输气系统，采出甲烷浓度范围在380的高浓度瓦斯，由于存在爆炸危险，一般对其应用都局限在30以上部分，330部分的利用是个难点；若是通过煤矿通风系统排出的煤矿瓦斯，甲烷含量一般低于1，为保证生产安全，在煤矿开采前需要通入大量空气以稀释矿井空气，使其甲烷浓度降低再排入大气。这种被抽排到大气中的甲烷含量低于10的混合气体被称为煤矿通风瓦斯或者煤矿乏风。长期以来，煤矿乏风甲烷浓度低、富集难、气量大，利用技术难度较大，因此一般都直接排放到大气，极少被回收利用。0004。
7、甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体，相当于二氧化碳温室效应的21倍，对于环境影响巨大。0005鉴于煤矿乏风是最大的甲烷工业排放源，如何收集以及合理利用煤矿乏风瓦斯能源是我国乃至全世界面临的紧迫任务。0006对于排风甲烷的传统利用办法，主要提纯分离和直接燃烧。但是，由于煤矿乏风的甲烷含量极低，如果进行提纯分离，无论是用变压吸附方法，还是变温吸附分离方法，面对含量巨大的空气和微少的甲烷，都必然都需要相对于甲烷产量更多的加压耗能或者加温耗能。因而，无论从经济角度还是能源角度都行不通。而由于乏风中的甲烷含量远远超出了甲烷的空燃比范围，用直接燃烧的方法也是行不通的。目前基本上选择直接排放的方法，直接排放。
8、则会造成巨大的污染和能源浪费。发明内容0007针对现有技术存在的不足，本发明提供鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种运行稳定，系统启动时间短，热回收效率高的煤矿乏风氧化系统。0008本发明的技术方案是这样实现的一种煤矿乏风氧化系统，包括配气装置、装置本体、换向装置、启动装置和测控装置，所述的配气装置包括空气管路、天然气管路和混合器，所述的空气管路的输入端与空气过滤器相连接，所述的空气管路设置有监测空气流量的涡街流量计，所述的天然气管路和空气管路的输出端与混合器相连接，所述的天然气管路设置有监测天然气流量的靶式流量计和电动调节阀；所述的换向装置包括左三通阀和右三通阀，所述左三通阀和右。
9、三通阀设置在装置本体的左右两侧；所述的装置本体包括左防爆泄压阀22、右防爆泄压阀、保温层、蓄热体、接燃烧器凸台、本体构成块和热电偶插座，所述的说明书CN103933837A2/4页4左防爆泄压阀、右防爆泄压阀设置在装置本体的左右两侧，所述的本体构成块内设置有蓄热室，所述的本体构成块上设置有热电偶插座，所述的蓄热室内设置有蓄热体，所述的装置本体蓄热室是其核心部分，所述的蓄热室设置有保温层，装置本体中心位置设置接燃烧器凸台；所述的启动装置为燃烧器并与接燃烧器凸台相连接；所述的测控装置包括气体温度压力浓度监测装置、流量监测装置和报警装置。设置69个测点进行温度监测，其中5个测点采用PT电热阻，用于测。
10、量甲烷、空气烟气和三通阀的温度，64个测点采用量程为01300的K型热电偶，用于测量蓄热体的温度分布；设置9个测试点采用压力传感器进行蓄热体轴向和径向压力测量，其中7个测点用于甲烷、空气、水、烟气的压力测量，2个测点用于测量蓄热体的压力损失；设置2个监测点采用甲烷浓度传感器用于监测进出口乏风中甲烷的浓度；另外，用于测量进口乏风甲烷浓度和出口的烟气成分色谱分析仪不在监控系统内。根据监测的甲烷浓度采用三通阀来调节甲烷流量、空气流量，可依据设定的周期实现三通阀的自动切换。出于安全考虑，在烟气排放出口设置报警装置，如监测到出口甲烷浓度或高温会及时报警。0009所述的测控装置包括P比控制柜、热电偶、甲烷。
11、浓度传感器、压力传感器和报警装置，所述的P比控制柜与靶式流量计、电动调节阀、热电偶和涡接流量计相连接。0010所述的左三通阀和右三通阀与引风机相连接。0011所述的燃烧器采用旋流扩散燃烧器。0012所述的天然气管设置有防回火器。0013所述的天然气管设置有单向阀。0014所述的蓄热体是蜂窝陶瓷蓄热体。0015本发明的优点通过配气装置、装置本体、换向装置、启动装置以及测控装置的配套组合，特别是由两个三通阀组成的换向装置，有效减少管道中的乏风损失，整个系统的运行，包括换向装置的切换、流量测量与调节、压力、温度测量、甲烷浓度监控及反馈均在监测装置的监控下进行，可实时获取监控测量数据，及时作出乏风氧化。
12、运行调整方案，实现节能减排效果。本发明运行稳定，系统启动时间短，热回收效率高。附图说明0016图1是本发明的结构简图；图2是本发明的装置本体的结构简图。0017图中1、左三通阀，2、空气过滤器，3、涡街流量计，4、压力传感器，5、色谱分析仪，6、防回火器，7、单向阀，8、靶式流量计，9、甲烷浓度传感器，10、电动调节阀，11、进气管道，12、右三通阀，13、排气管道，14、热电偶，15、P比控制柜，16、空气进口，17、报警装置，18、烟气排放口，19、引风机，20、可燃气进口，21、燃烧器，22、左防爆泄压阀，23、右防爆泄压阀，24、保温层，25、蜂窝陶瓷蓄热体，26、接燃烧器凸台，27、。
13、本体构成块，28、热电偶插座。具体实施方式说明书CN103933837A3/4页50018本发明的详细结构结合实施例加以说明。0019如图1和图2所示，一种煤矿乏风氧化系统，包括配气装置、装置本体、换向装置、启动装置和测控装置；所述的配气装置包括空气管路、天然气管路和混合器，所述的空气管路的输入端与空气过滤器2相连接，所述的空气过滤器2采用BC型板式初效空气过滤器，所述的空气管路设置有涡街流量计3，所述的涡街流量计3采用LUGB式智能涡街流量计，所述的天然气管路和空气管路的输出端与混合器相连接，空气流量依据涡街流量计3的显示使用蝶阀进行调节，所述的天然气管设置有防回火器6，所述的防回火器6采用。
14、干式防回火器。所述的天然气管设置有单向阀7，所述的单向阀7采用直通式单向阀。所述的天然气管路设置有靶式流量计8和电动调节阀10；天然气管路是由靶式流量计8监控，所述的靶式流量计8采用对夹式靶式流量计，其流量调节由电动调节阀10和测控装置调控，所述的电动调节阀10采用电动空气调节蝶阀。所述的配气装置用以按照需求混合不同甲烷浓度、不同流量的煤矿乏风，煤矿乏风浓度由甲烷浓度传感器9监测，所述的甲烷浓度传感器9采用GJC4低浓度甲烷传感器。0020所述的换向装置包括左三通阀1和右三通阀12，所述左三通阀1和右三通阀12设置在装置本体的左右两侧；用以在进气管道11和排气管道13之间切换，改变煤矿乏风进气。
15、方向，使之交替从两端进入蓄热室进行氧化，配好的煤矿乏风通过由两个三通阀组成的换向装置进入装置本体的蓄热室内；所述的左三通阀1和右三通阀12与引风机19相连接，将烟气排除。0021所述的装置本体包括左防爆泄压阀22、右防爆泄压阀23、保温层23、蓄热体、接燃烧器凸台26、本体构成块27和热电偶插座28，所述的左防爆泄压阀22、右防爆泄压阀23设置在装置本体的左右两侧，所述的本体构成块27内设置有蓄热室，所述的本体构成块27上设置有热电偶插座28，所述的蓄热室内设置有蓄热体，所述的蓄热室设置有保温层24，装置本体中心位置设置接燃烧器凸台26；两个三通阀分别与本系统的进气管道11、蓄热室以及排气管道。
16、13相通，煤矿乏风由蓄热室内的蓄热体进行氧化处理。所述的蓄热体是蜂窝陶瓷蓄热体25。0022所述的启动装置为燃烧器21并与接燃烧器凸台26相连接；在摧毁煤矿乏风中低浓度瓦斯之前，需要先对蓄热室进行预热，使蓄热体达到低浓度甲烷能够自燃的温度。在达到预定的温度场之后，启动装置停止工作，通入煤矿乏风发生氧化放热，其热量可以使装置本体自维持运行，不用外来热源继续提供热量。本发明选用燃气启动方式，采用型号为RS70/M的旋流扩散燃烧器21对蓄热室进行预热。0023所述的测控装置包括P比控制柜15、热电偶14、甲烷浓度传感器9、压力传感器4和报警装置17，所述的压力传感器4采用扩散硅式压力传感器，所述的报。
17、警装置17采用MQS2六脚塑封气敏报警装置，热电偶14采用K型热电偶X60，所述的P比控制柜15与靶式流量计8、电动调节阀10、热电偶14和涡街流量计3相连接，所述P比控制柜15的采用PLC控制柜。整个系统的运行，包括换向装置的切换、流量测量和调节、压力、温度测量、甲烷浓度监控及反馈均在测控装置的监控下进行。首先是对温度、压力、甲烷浓度参数的监测和69个温度测点的记录，其中5个测点采用PT100热电阻，用于测量甲烷、空气、三通阀温度以及烟气的温度测量，64个测点采用量程为01300的K型热电偶，用于测量蓄热体的温度分布，特别是轴向以及径向两个方向9个压力测点，其中7个用于甲烷、空气、烟气的压说。
18、明书CN103933837A4/4页6力测量，2个用于测量蓄热体的压力损失，还设置2个甲烷浓度传感器9用于监测进出口乏风中的甲烷浓度；其次依据监测的甲烷浓度，由三通阀自动切换控制甲烷流量、空气流量，最后在烟气放出口，通过测量烟气中的甲烷浓度是否达到预警值反馈监控警报装置。0024原理如下，首先配气装置可按照需求混合成不同甲烷浓度、不同流量的煤矿乏风，混合后的煤矿乏风其浓度由甲烷浓度传感器9监测，同时为了保证监测精度，在混合器的出口处采用色谱分析仪5分析气体成分和浓度，所述的色谱分析仪5采用岛津GC2010气象色谱分析仪。按要求配好的煤矿乏风通过由两个三通阀组成的换向装置进入装置本体的蓄热室内；。
19、两个三通阀分别连接本系统的进气管道11、蓄热室以及排气管道13，煤矿乏风交替从蓄热室的两端进入蓄热室，流经蓄热体进行氧化处理，随后从蓄热室另一端经排气管道排出，排烟出口处的甲烷浓度传感器9监测排气甲烷浓度。与此同时，蓄热室内部温度分布状况由44支高温热电偶14、20支低温热电偶14测量。在乏风进入蓄热室进行氧化处理之前，需开启启动装置的燃烧器21燃烧高浓度瓦斯或丙烷等可燃气体，产生高温烟气，从蓄热室中部进入蓄热室，对其进行预热。整个系统的运行，包括换向装置的切换、流量测量和调节、压力、温度测量、甲烷浓度监控及反馈均在测控装置的监控下进行。说明书CN103933837A1/1页7图1图2说明书附图CN103933837A。