一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了屬于煤礦乏風(fēng)回收利用領(lǐng)域的一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)和原煤干燥系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)，主要由陶瓷蓄熱器、換熱器、催化劑、電加熱器、碎煤機(jī)、原煤預(yù)熱器及流化床干燥機(jī)等組成。該系統(tǒng)通過利用催化氧化裝置回收利用煤礦乏風(fēng)，使其在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，并放出一定的熱量，除了維持氧化器內(nèi)熱反應(yīng)所需要的熱量外，其余熱量可用作原煤干燥系統(tǒng)的干燥熱源；同時(shí)，以反應(yīng)器的尾氣作為流化床干燥器的流化介質(zhì)，充分回收這部分余熱。本實(shí)用新型在高效回收利用煤礦乏風(fēng)的同時(shí)，又可降低原煤中水分含量，提高原煤能量密度，降低其運(yùn)輸成本，為能源的高效合理利用提供基礎(chǔ)。
【專利說明】
一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于煤礦乏風(fēng)回收利用領(lǐng)域，特別涉及一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全世界因煤礦開采每年排入大氣中的CH4總量為2500萬噸，其中70% (中國為90%)來自煤礦乏風(fēng)(VAM)。將CH4直接排放到大氣中，一方面造成了有限的不可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，僅每年從煤礦乏風(fēng)中釋放的CH4低位發(fā)熱量相當(dāng)于3 370萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量;另一方面，加劇了大氣污染，CH4是一種溫室氣體，以10a計(jì)CH4的溫室效應(yīng)是CO2的21倍，CH4的溫室效應(yīng)影響居第2位(17%)，僅次于CO2 (55%)。因此，合理回收利用煤礦乏風(fēng)中CH4具有節(jié)能和環(huán)保雙重意義。煤礦乏風(fēng)排量大、瓦斯?jié)舛鹊鸵约皾舛炔环€(wěn)定，這些特點(diǎn)決定了煤礦乏風(fēng)瓦斯很難利用傳統(tǒng)燃燒器在沒有輔助燃料的情況下直接進(jìn)行燃燒。目前，煤礦乏風(fēng)直接氧化技術(shù)主要分兩類，一種是逆流式煤礦乏風(fēng)熱氧化裝置(TFRR)，另一種是逆流式乏風(fēng)催化氧化裝置(CFRR)。逆流式煤礦乏風(fēng)熱氧化裝置技術(shù)較為成熟，但其乏風(fēng)的自燃溫度需達(dá)到100tC左右，其對(duì)裝置材質(zhì)的要求較高。而逆流式乏風(fēng)催化氧化裝置通過增加催化劑可使煤礦乏風(fēng)的自燃溫度降至350?800°C，從而既可降低能耗，又不致使空氣中的氮?dú)庋趸傻趸锒斐啥挝廴緹?。甲烷在氧化過程中可釋放出一定的熱量，除了維持氧化器內(nèi)熱反應(yīng)所需要的熱量外，其余熱量可被回收利用，這部分熱量的有效利用不僅對(duì)氧化裝置的工作穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)還會(huì)影響到瓦斯能量的利用率。
[0003]而我國主要?jiǎng)恿τ妹旱臑闊熋骸⒇毭?，其水分含量一般??15%，如:煙煤(3?18%);貧煤(4?8%);而褐煤中的全水分更是可達(dá)20?50%。水分含量中，外水分為主約為70?80%;另外，由于氣候環(huán)境等影響因素，如:南方靠近水系的煤礦環(huán)境濕度偏大或經(jīng)過煤的洗選過程，煤中含水量一般更高。因此，煤礦開采出來的中高水分原煤一般需進(jìn)行干燥處理，既可提高原煤的能量密度，又能降低原煤的運(yùn)輸成本，緩解運(yùn)輸壓力。而煤礦中又往往缺乏相應(yīng)的干燥熱源，因此，如何將煤礦乏汽的回收利用與中高水分原煤的干燥有效集成起來，對(duì)提高煤礦瓦斯氣及原煤的有效利用率意義重大。
[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提出一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，充分利用煤礦乏風(fēng)氧化過程中釋放的熱量對(duì)開采出的原煤進(jìn)行干燥處理，在回收利用煤礦乏風(fēng)的同時(shí)，又可降低原煤中水分含量，提高原煤能量密度，為能源的高效合理利用提供基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型針對(duì)目前煤礦乏風(fēng)直接排放所造成的能量浪費(fèi)和環(huán)境污染，及部分煤礦開采出來的原煤中水分含量較高，給原煤的運(yùn)輸及后續(xù)高效利用造成影響等問題，提出一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，通過充分利用煤礦乏風(fēng)催化氧化過程中釋放的熱量，以此作為原煤干燥的熱源，從而在回收利用煤礦乏風(fēng)的同時(shí)，又可降低原煤中水分含量，提高原煤能量密度，為能源的高效合理利用提供基礎(chǔ)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0007]—種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)和原煤干燥系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。其特征在于，所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)的入口分兩路，一路通過第一控制閥分別與第四控制閥及催化氧化反應(yīng)器相連，另一路通過第三控制閥分別與第二控制閥及催化氧化反應(yīng)器相連;所述的催化氧化反應(yīng)器中，四塊陶瓷蓄熱器、兩個(gè)換熱器、兩塊催化劑及一個(gè)電加熱器依次間隔排列;來自原煤干燥系統(tǒng)的低溫空氣在入口處分兩路分別進(jìn)入上下對(duì)稱布置的兩個(gè)換熱器，吸熱后的高溫空氣在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的催化氧化反應(yīng)器出口的尾氣分別通過第二控制閥和第四控制閥在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的原煤干燥系統(tǒng)中，煤礦采集的原煤經(jīng)碎煤機(jī)破碎后與原煤預(yù)熱器相連，其原煤出口與流化床干燥機(jī)相連;所述的流化床干燥機(jī)內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器的換熱器入口相連;所述的催化氧化反應(yīng)器出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置;所述的流化床干燥機(jī)出口的干燥尾氣與除塵器相連，其出口的氣體進(jìn)入尾氣處理裝置，出口的固體顆粒與干燥后的原煤混合后，進(jìn)入儲(chǔ)煤倉。
[0008]所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)交替的以兩個(gè)流動(dòng)方向流過催化氧化反應(yīng)器，分別為當(dāng)?shù)谝弧⒍刂崎y打開，第三、四控制閥關(guān)閉的流動(dòng)通路;及第一、二控制閥關(guān)閉，第三、四控制閥打開的流動(dòng)通路;其換向周期為120 S0
[0009]所述的催化氧化反應(yīng)器由陶瓷蓄熱器、換熱器、催化劑及電加熱器構(gòu)成，其中，電加熱器布置在催化氧化反應(yīng)器的中心垂直位置，其兩側(cè)分別對(duì)稱布置有催化劑、陶瓷蓄熱器及換熱器。
[0010]所述的流化床干燥機(jī)的內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器的換熱器入口相連。
[0011]所述的催化氧化反應(yīng)器出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置。
[0012]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本實(shí)用新型通過利用催化氧化裝置回收利用煤礦乏風(fēng)，使其在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，并放出一定的熱量，除了維持氧化器內(nèi)熱反應(yīng)所需要的熱量外，其余熱量可用作原煤干燥系統(tǒng)的干燥熱源；同時(shí)，以反應(yīng)器的尾氣作為流化床干燥器的流化介質(zhì)，充分回收這部分余熱;此外，使煤礦乏風(fēng)交替的以兩個(gè)流動(dòng)方向流過催化氧化反應(yīng)器可保證反應(yīng)器內(nèi)溫度場(chǎng)均衡，使得氧化反應(yīng)更加穩(wěn)定。最終，本實(shí)用新型在高效回收利用煤礦乏風(fēng)的同時(shí)，又可降低原煤中水分含量，提高原煤能量密度，降低其運(yùn)輸成本，為能源的高效合理利用提供基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)。
[0014]圖中:1-第一控制閥；2-催化氧化反應(yīng)裝置;3-陶瓷蓄熱器;4-換熱器;5-催化劑；6-電加熱器;7-第二控制閥;8-第三控制閥;9-第四控制閥；10-碎煤機(jī);11-原煤預(yù)熱器;12-流化床干燥機(jī);13-除塵器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型提供了一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本系統(tǒng)工作原理做進(jìn)一步說明。
[0016]圖1所示為一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)的示意圖。
[0017]如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)和原煤干燥系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。其特征在于，所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)的入口分兩路，一路通過第一控制閥I分別與第四控制閥9及催化氧化反應(yīng)器2相連，另一路通過第三控制閥8分別與第二控制閥7及催化氧化反應(yīng)器2相連;所述的催化氧化反應(yīng)器2中，四塊陶瓷蓄熱器3、兩個(gè)換熱器4、兩塊催化劑5及一個(gè)電加熱器6依次間隔排列;來自原煤干燥系統(tǒng)的低溫空氣在入口處分兩路分別進(jìn)入上下對(duì)稱布置的兩個(gè)換熱器4，吸熱后的高溫空氣在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的催化氧化反應(yīng)器2出口的尾氣分別通過第二控制閥7和第四控制閥9在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的原煤干燥系統(tǒng)中，煤礦采集的原煤經(jīng)碎煤機(jī)10破碎后與原煤預(yù)熱器11相連，其原煤出口與流化床干燥機(jī)12相連;所述的流化床干燥機(jī)12內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器2的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器11的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器11的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器2的換熱器4入口相連;所述的催化氧化反應(yīng)器2出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)12的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置;所述的流化床干燥機(jī)12出口的干燥尾氣與除塵器13相連，其出口的氣體進(jìn)入尾氣處理裝置，出口的固體顆粒與干燥后的原煤混合后，進(jìn)入儲(chǔ)煤倉。
[0018]所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)交替的以兩個(gè)流動(dòng)方向流過催化氧化反應(yīng)器2，分別為當(dāng)?shù)谝?、二控制閥1、7打開，第三、四控制閥8、9關(guān)閉的流動(dòng)通路;及第一、二控制閥1、7關(guān)閉，第三、四控制閥8、9打開的流動(dòng)通路;其換向周期為120 S0
[0019]所述的催化氧化反應(yīng)器2由陶瓷蓄熱器3、換熱器4、催化劑5及電加熱器6構(gòu)成，其中，電加熱器6布置在催化氧化反應(yīng)裝置2的中心垂直位置，其兩側(cè)分別對(duì)稱布置有催化劑
5、陶瓷蓄熱器3及換熱器4。
[0020]所述的流化床干燥機(jī)12的內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器2的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器11的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器11的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器2的換熱器4入口相連。
[0021]所述的催化氧化反應(yīng)器2出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)12的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置。
[0022]其工作過程為:首先利用電加熱器對(duì)催化氧化反應(yīng)器進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)中心部分溫度達(dá)到煤礦乏風(fēng)的自燃溫度(約500?550°C)時(shí)打開第一、二控制閥，同時(shí)保持第三、四控制閥關(guān)閉，包含低濃度CH4的乏氣從上部依次流化陶瓷蓄熱器、換熱器、催化劑和電加熱器，當(dāng)其通過中間高溫區(qū)時(shí)CH4迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，并放出熱量，熱量通過熱交換傳遞給陶瓷蓄熱器和換熱器中的空氣;換向切換時(shí)，關(guān)閉第一、二控制閥，打開第三、四控制閥，使得乏氣從下部流入催化氧化反應(yīng)器，系統(tǒng)穩(wěn)定后由控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)乏氣流向的交替變換，其換向周期為120 s;分別在兩側(cè)對(duì)稱布置的換熱器中被加熱后的高溫空氣(300?350°C)進(jìn)入流化床干燥器的內(nèi)置換熱器對(duì)原煤進(jìn)行干燥，放熱后的空氣溫度降至150°C左右，并進(jìn)入原煤預(yù)熱器進(jìn)一步放熱預(yù)熱原煤，最終，空氣溫度降至50°C左右，并被輸送回催化氧化反應(yīng)器的換熱器中；同時(shí)，催化氧化反應(yīng)器反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣分兩路，一部分作為流化床干燥機(jī)的流化介質(zhì)將原煤中的水分帶走，另一部分直接送入尾氣處理裝置進(jìn)一步處理;煤礦開采出的中高水分含量的原煤經(jīng)碎煤機(jī)破碎后進(jìn)入原煤預(yù)熱器，在其中被預(yù)熱后被送入流化床干燥機(jī)，在干燥機(jī)內(nèi)，原煤中的部分水分被高溫空氣加熱蒸發(fā)，干燥機(jī)的尾氣送入除塵器，經(jīng)除塵器處理后的氣體進(jìn)入尾氣處理裝置，除塵器出口的固體顆粒與干燥后的原煤混合后進(jìn)入儲(chǔ)煤倉，隨后輸送到各個(gè)電廠被燃燒利用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)和原煤干燥系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng);其特征在于，所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)的入口分兩路，一路通過第一控制閥(I)分別與第四控制閥(9)及催化氧化反應(yīng)器(2)相連，另一路通過第三控制閥(8)分別與第二控制閥(7)及催化氧化反應(yīng)器(2)相連;所述的催化氧化反應(yīng)器(2)中，四塊陶瓷蓄熱器(3)、兩個(gè)換熱器(4)、兩塊催化劑(5)及一個(gè)電加熱器(6)依次間隔排列;來自原煤干燥系統(tǒng)的低溫空氣在入口處分兩路分別進(jìn)入上下對(duì)稱布置的兩個(gè)換熱器(4)，吸熱后的高溫空氣在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的催化氧化反應(yīng)器(2)出口的尾氣分別通過第二控制閥(7)和第四控制閥(9)在出口處匯集后進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng);所述的原煤干燥系統(tǒng)中，煤礦采集的原煤經(jīng)碎煤機(jī)(10)破碎后與原煤預(yù)熱器(11)相連，其原煤出口與流化床干燥機(jī)(12)相連;所述的流化床干燥機(jī)(12)內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器(2)的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器(11)的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器(11)的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器(2)的換熱器(4)入口相連;所述的催化氧化反應(yīng)器(2)出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)(12)的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置;所述的流化床干燥機(jī)(12)出口的干燥尾氣與除塵器(13)相連，其出口的氣體進(jìn)入尾氣處理裝置，出口的固體顆粒與干燥后的原煤混合后，進(jìn)入儲(chǔ)煤倉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的煤礦乏風(fēng)催化氧化系統(tǒng)中，煤礦乏風(fēng)交替的以兩個(gè)流動(dòng)方向流過催化氧化反應(yīng)器(2)，分別為當(dāng)?shù)谝?、二控制閥(1、7)打開，第三、四控制閥(8、9)關(guān)閉的流動(dòng)通路;及第一、二控制閥(1、7)關(guān)閉，第三、四控制閥(8、9)打開的流動(dòng)通路;其換向周期為120 S03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的催化氧化反應(yīng)器(2)由陶瓷蓄熱器(3)、換熱器(4)、催化劑(5)及電加熱器(6)構(gòu)成，其中，電加熱器(6)布置在催化氧化反應(yīng)器(2)的中心垂直位置，其兩側(cè)分別對(duì)稱布置有催化劑(5)、陶瓷蓄熱器(3)及換熱器(4)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的流化床干燥機(jī)(12)的內(nèi)置式換熱器的入口與催化氧化反應(yīng)器(2)的高溫空氣出口相連，其出口與原煤預(yù)熱器(11)的空氣入口相連，原煤預(yù)熱器(11)的空氣出口通過管道與催化氧化反應(yīng)器(2)的換熱器(4)入口相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成原煤干燥的煤礦乏風(fēng)回收利用系統(tǒng)，其特征在于，所述的催化氧化反應(yīng)器(2)出口進(jìn)入原煤干燥系統(tǒng)的尾氣分兩路，一路與流化床干燥機(jī)(12)的流化介質(zhì)入口相連，一路進(jìn)入尾氣處理裝置。
【文檔編號(hào)】B01D53/72GK205613283SQ201620409703
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】徐鋼, 董偉, 鄭磊, 劉琦, 楊勇平
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)