一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法与流程

1.本发明属于能源利用技术领域，涉及一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法。


背景技术：

2.低浓度瓦斯是指甲烷浓度低于30％的煤层气，煤矿低浓度瓦斯为煤矿瓦斯最主要的排放源，因缺乏有效利用途径而长期大量排空，造成显著的温室效应趋势和能源浪费，也是导致我国煤层气利用率偏低的重要原因。
3.在低浓度瓦斯的利用方面，目前一般采用蓄热氧化技术对其进行利用，在煤矿现场也有工业应用案例。该技术在处理甲烷的同时，又可输出热能用来满足多种煤矿负荷需求。
4.然而，如果使用瓦斯蓄热氧化技术供给煤矿各种负荷，当气源不足难以满足最大负荷时，则系统需要配置辅助的负荷供应设备。当负荷变化幅度较大时又会导致氧化供热系统的利用效率偏低等问题。以瓦斯蓄热氧化供热系统为例，当瓦斯气源不足时，瓦斯蓄热氧化供热系统输出能力不足以满足全部供热负荷，则需辅助配置燃气锅炉或其他的供热途径来进行补充满足。同时因采暖季昼夜平均气温相差较大，瓦斯蓄热氧化供热系统建设规模虽不能满足夜间最大负荷需求，而白天时段瓦斯蓄热氧化供热系统的输出能力却有富裕，存在一定的供暖能力“浪费”。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法，以提高瓦斯氧化供热系统的利用效率。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法，通过瓦斯氧化装置将低浓度瓦斯氧化以产生不低于900℃的高温烟气，通过混兑装置将高温烟气与混兑风混兑以产生40～50℃的终级低温烟气，通过熔盐换热装置将高温烟气与熔盐换热装置中的低温熔盐换热以加热熔盐并输出230～240℃的初级低温烟气；在低温时段，高温烟气不足以产生足够的终极低温烟气时，从高温烟气的管道抽出部分高温烟气并与冷空气混兑以产生130～140℃的中级低温烟气，将中级低温烟气与熔盐换热装置中的高温熔盐换热以输出350～360℃的次高温烟气，并将次高温烟气通入混兑装置以填补低温时段高温烟气热量的不足。
8.可选地，还设有熔盐电加热器作为备用加热装置，以填补低温时段高温烟气热量的不足。
9.可选地，熔盐换热装置中的熔盐为95％hitec-5％na2co3熔盐。
10.可选地，所述初级低温烟气用于包括锅炉加热的供热。
11.可选地，根据最大负荷需求确定熔盐换热装置的设计参数。
12.可选地，所述熔盐电加热器的功率不小于800kw。
13.可选地，所述终级低温烟气用于包括井筒加热的供热。
14.本发明的有益效果在于：通过在高温时段利用熔盐换热装置储能，并在低温时段释放能量，实现了瓦斯氧化供热的削峰填谷，提高了瓦斯氧化供热的利用率。
15.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
16.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
17.图1为本发明一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法的示意图。
具体实施方式
18.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
20.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
21.参阅图1，一种瓦斯蓄热氧化多介质梯级储热调峰方法，通过瓦斯氧化装置将低浓度瓦斯氧化以产生不低于900℃的高温烟气，通过混兑装置将高温烟气与混兑风混兑以产生40～50℃的终级低温烟气用于包括井筒加热的供热，通过熔盐换热装置将高温烟气与熔盐换热装置中的低温熔盐换热以加热熔盐并输出230～240℃的初级低温烟气；在低温时段，高温烟气不足以产生足够的终极低温烟气时，从高温烟气的管道抽出部分高温烟气并与冷空气混兑以产生130～140℃的中级低温烟气，将中级低温烟气与熔盐换热装置中的高温熔盐换热以输出350～360℃的次高温烟气，并将次高温烟气通入混兑装置以填补低温时段高温烟气热量的不足。
22.本发明通过在高温时段利用熔盐换热装置储能，并在低温时段释放能量，实现了
瓦斯氧化供热的削峰填谷，提高了瓦斯氧化供热的利用率。
23.本发明还设有熔盐电加热器作为备用加热装置，以填补低温时段高温烟气热量的不足。
24.本发明中的熔盐换热装置中的熔盐为95％hitec-5％na2co3熔盐。其原因为高温烟气达900℃，应尽可能选择较高熔点的熔盐，同时由于需要的空气只是40-50℃的空气，因此需要熔盐具有更低的凝固点，以最大化熔盐的储能密度，有利于降低总体成本，提高项目的经济性。
25.本发明实现了昼夜间热负荷的“削峰填谷”，解决了设计能力过大导致的投资及运行成本高的难题，提高了瓦斯氧化供热的利用率。
26.本发明利用瓦斯泵站排放的低浓度瓦斯作为燃料，通过瓦斯氧化装置将低浓度瓦斯蓄热氧化以消除甲烷，同时产生高温烟气，并将高温烟气与冷空气混兑用于井筒加热，可完全替代现有燃煤热风炉。因此，能够有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题，减小了大气污染物排放，避免了废水和固废物的排放，具有良好的节能环保效益，同时充分利用了排空的低浓度瓦斯，节省了燃煤消耗。
27.本发明提供一种瓦斯蓄热氧化熔盐储热循环系统：通过最大负荷需求确定该循环系统的设计参数，以负荷波动规律确定熔盐储热调峰的控制方法，包括瓦斯氧化装置、混兑装置、熔盐换热装置和控制系统，熔盐换热装置包括高温空气-熔盐换热器和熔盐-热风换热器，控制系统包括熔盐调峰系统和熔盐循环综合安全控制系统。
28.本发明采用熔盐换热装置作为储热系统。在白天室外温度较高时，井筒防冻需要的热量较少，多余的高温烟气被送往高温空气-熔盐换热器，与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存。高温烟气为900℃，通过高温空气-熔盐换热器后，烟气温度降至230℃，然后被送往其它区域，例如锅炉加热，便于后期利用为保证用热需求。另外，设置一台800kw的熔盐电加热器作为备用，在烟气热量不足时，加热熔盐。
29.在夜间室外温度较低时，余热锅炉/换热器产生的热量不足以满足井筒防冻的用热需求，此时，开启高温放热熔盐泵，高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自混兑风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。为保障熔盐安全性，需要对空气进行预热，利用从高温空气主管道抽出部分热空气作为其它热源预热冷空气，将空气预热至130℃之后，送往换热器与熔盐进行换热，得到350℃的高温空气，再与混兑风进行混合，得到40～50℃的热风。
30.本发明在白天高温时段，利用多余的高温烟气通过高温空气-熔盐换热器加热熔盐，将高温烟气余热储存至熔盐中；在夜间低温时段，将高温熔盐中的热能释放出来，通过熔盐-热风换热器将热风加热，送至井筒进行防冻，满足全天用电热需。
31.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。