瓦斯处理方法、装置及系统与流程

1.本技术实施例涉及能源环保领域，尤其涉及煤矿低浓度瓦斯气体的回收利用领域。


背景技术：

2.煤矿瓦斯(又称煤层气)是指储集在煤层中的非常规天然气(主要成分是甲烷)。浓度低于30％的瓦斯一般称为低浓度瓦斯，低浓度瓦斯分为风排瓦斯(又称“乏风”)和抽放瓦斯两部分，由于瓦斯浓度含量低，风排瓦斯难以直接利用，直接排入大气中不仅会产生巨大的能源浪费，同时会产生温室效应，因此，需对其进行处理。
3.现有技术中，往往会采用氧化装置对风排瓦斯和抽排进行一定的处理，申请人发现，在进行氧化处理时，瓦斯的浓度对氧化处理的效果影响较大，因此，如何控制瓦斯的浓度称成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种瓦斯处理方法、装置及系统，以解决上述部分或全部问题。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供了一种瓦斯处理方法，包括：
6.在第一浓度和第二浓度之间确定参考浓度，第一浓度大于或等于0.75％，第二浓度小于或等于1.5％，且第一浓度小与第二浓度；
7.根据参考浓度确定输入风排瓦斯的量和输入抽放瓦斯的量，风排瓦斯的浓度小于0.75％，抽放瓦斯的浓度大于1.5％；
8.将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入预设容器中进行混合；
9.检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；
10.当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的浓度在第一浓度和第二浓度之间，其中，第一阈值大于或等于0.75％，第二阈值小于或等于1.5％，且第二阈值大于第一阈值；
11.将浓度在第一浓度和第二浓度之间的混合后瓦斯导入瓦斯氧化装置中进行氧化处理。
12.进一步地，第一阈值和第一浓度为0.75％，第二阈值和第二浓度为1.5％，当混合瓦斯的瓦斯浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间，包括：
13.当混合瓦斯的瓦斯浓度小于0.75％或者大于1.5％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在0.75％和1.5％之间。
14.进一步地，第一阈值和第一浓度为1.1％，第二阈值和第二浓度为1.3％，当混合瓦斯的瓦斯浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间，包括：
15.当混合瓦斯的瓦斯浓度小于1.1％或者大于1.3％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在1.1％和1.3％之间。
16.进一步地，当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间，包括：
17.通过继续向预设容器中通入抽放瓦斯或者风排瓦斯来调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
18.进一步地，通过继续向预设容器中通入抽放瓦斯或者风排瓦斯来调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间，包括：
19.当混合瓦斯的浓度小于第一阈值时，向预设容器中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间；
20.当混合瓦斯的浓度大于第二阈值时，向预设容器中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
21.进一步地，氧化装置内的温度为850℃～1000℃。
22.根据本技术实施例的第二方面，提供了一种瓦斯处理装置，包括：
23.控制器，用于在第一浓度和第二浓度之间确定参考浓度，第一浓度大于或等于0.75％，第二浓度小于或等于1.5％，且第一浓度小与第二浓度，并根据参考浓度确定输入风排瓦斯的量和输入抽放瓦斯的量，风排瓦斯的浓度小于0.75％，抽放瓦斯的浓度大于1.5％；
24.瓦斯输入装置，用于将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入预设容器中进行混合；
25.瓦斯浓度检测器，用于检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；
26.调整装置，用于当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的浓度在第一浓度和第二浓度之间，其中，第一阈值大于或等于0.75％，第二阈值小于或等于1.5％，且第二阈值大于第一阈值；
27.瓦斯氧化装置，用于对预设容器中的瓦斯进行氧化处理。
28.根据本技术实施例的第三方面，提供了一种瓦斯处理系统，该瓦斯处理系统包括第二方面中的瓦斯处理装置。
29.进一步地，瓦斯处理系统还包括导热装置和锅炉，导热装置用于将瓦斯处理装置中产生的部分热能导出后对锅炉进行加热，锅炉用于产生水蒸气。
30.进一步地，瓦斯处理系统还包括汽轮机和供暖装置，汽轮机利用水蒸气发电，供暖装置吸收水蒸气的热能进行供暖。
31.本技术实施例提供的瓦斯处理方法，通过控制抽放瓦斯和风排瓦斯的混合量，以得到所需浓度的混合瓦斯，对该浓度的混合瓦斯进行氧化处理，既能防止瓦斯浓度过高时，氧化装置发生的过热现象导致的安全问题；又能避免因瓦斯浓度太低，导致的瓦斯氧化处理后产生的热量不足，从而难以维持氧化装置持续运行；保证了瓦斯氧化处理过程能长期稳定的进行。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本技术实施例一提供的一种瓦斯处理方法的流程图；
34.图2为本技术实施例二提供的一种瓦斯处理装置的示意图；
35.图3为为本技术实施例三提供的一种瓦斯处理系统的示意图。
具体实施方式
36.为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围。
37.下面进一步说明本技术实施例具体实现。
38.实施例一
39.参见图1，本实施例提供了一种瓦斯处理方法，该瓦斯处理方法可按照如下步骤进行：
40.步骤101，可在第一浓度和第二浓度之间确定一个参考浓度。
41.其中，第一浓度大于或等于0.75％，第二浓度小于或等于1.5％，且第一浓度小与第二浓度。
42.需要说明的是，当瓦斯浓度在0.75％～1.5％之间时，既能防止瓦斯浓度过高时，氧化装置发生的过热现象导致的安全问题；又能避免因瓦斯浓度太低，导致的瓦斯氧化处理后产生的热量不足，从而难以维持氧化装置持续运行；保证了瓦斯氧化处理过程能长期稳定的进行。
43.还需要说明的是，参考浓度可以是大于或等于第一浓度，小于或等于第二浓度的一个数值，参考浓度可以根据具体情况预先设定。参考浓度可以用于表示需要的混合瓦斯的最佳浓度，该参考浓度是根据具体需求确定的，例如，实施人员可以根据瓦斯氧化反应后产生的热量需求来确定，应理解，混合瓦斯浓度在0.75％和1.5％之间时，浓度越低，将来瓦斯氧化处理后产生的热量将越少；当然，此处只是示例性说明。
44.步骤102，根据参考浓度确定输入的风排瓦斯的量和输入的抽放瓦斯的量。
45.其中，风排瓦斯的浓度小于0.75％，抽放瓦斯的浓度大于1.5％。
46.需要说明的是，风排瓦斯和抽放瓦斯虽然都属于浓度低于30％的低浓度瓦斯，但抽放瓦斯是将未开采煤层或采空区中的瓦斯用钻孔或专用抽放巷道、管道、真空泵等直接抽吸到地面上的，因此浓度相对较高，而风排瓦斯则基本上是随矿井中的气流流动上来的，浓度一般低于0.75％，属于极难利用但却会对空气造成严重污染的气体，将风排瓦斯和抽放瓦斯进行混合后便可以得到浓度高于0.75％的瓦斯，从而增加风排瓦斯的可利用性。
47.步骤103，将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入到预设容器中进行混合。
48.步骤104，检测预设容器中的混合瓦斯的浓度。
49.需要说明的是，检测预设容器中的混合瓦斯的浓度可以包括检测并显示混合瓦斯的浓度，具体地，在一种示例中，可以在预设容器中设置瓦斯浓度检测单元，在预设容器外
设置瓦斯浓度显示器，瓦斯浓度显示器与瓦斯浓度检测单元电连接，瓦斯浓度显示器用于显示瓦斯浓度检测单元检测到的瓦斯浓度。
50.步骤105，而当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的浓度处在第一浓度和第二浓度之间，其中，第一阈值大于或等于0.75％，第二阈值小于或等于1.5％，且第二阈值大于第一阈值。
51.可选地，在一种实现方式中，对如何调整瓦斯浓度进行说明，示例性地，当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，可以通过向预设容器中通入抽放瓦斯或者风排瓦斯来调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
52.具体地，当混合瓦斯的浓度小于第一阈值时，可向预设容器中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间；当混合瓦斯的浓度大于第二阈值时，向预设容器中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
53.通过向预设容器中通入风排瓦斯或抽放瓦斯来进一步调节瓦斯浓度，不仅能进一步提高混合瓦斯浓度的准确性，且操作起来较为简单。
54.结合上述实现方式，以及本实施例中第一阈值、第二阈值、第一浓度和第二浓度的取值，此处列举两种瓦斯浓度调整的具体实现方式：
55.在第一种实现方式中，第一阈值和第一浓度可以取0.75％，第二阈值和第二浓度可以取1.5％，当预设容器中的混合瓦斯的瓦斯浓度小于0.75％或者大于1.5％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在0.75％和1.5％之间。
56.在第二种实现方式中，第一阈值和第一浓度可以取1.1％，第二阈值和第二浓度可以取1.3％，当预设容器中的混合瓦斯的瓦斯浓度小于1.1％或者大于1.3％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在1.1％和1.3％之间。
57.步骤106，将浓度在第一浓度和第二浓度之间的混合瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。
58.结合上述步骤101～步骤106所描述的瓦斯处理方法，此处列举几种具体应用场景进一步说明该方法的实现过程：
59.在一种应用场景中，第一阈值和第一浓度可以取0.75％，第二阈值和第二浓度可以取1.5％，首先在0.75％和1.5％之间确定一个瓦斯的参考浓度，根据该参考浓度计算出需要输入的风排瓦斯的量和抽放瓦斯的量，再将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入到预设容器中进行混合，并检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；当混合瓦斯的浓度小于0.75％时，可继续向预设容器中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在0.75％～1.5％之间；当混合瓦斯的浓度大于1.5％时，则可以向预设容器中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在0.75％～1.5％之间，最后将浓度在0.75％～1.5％之间的混合瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。
60.具体地，混合瓦斯浓度在0.75％和1.5％之间取值时，混合瓦斯浓度可以为0.75％、1％或1.5％，当混合瓦斯浓度取0.75％时，瓦斯浓度远离瓦斯爆炸极限，更好地保证工艺安全，此时，本场景的具体实施方案为：
61.在0.75％和1.5％之间确定一个瓦斯的参考浓度0.75％，然后根据该参考浓度计算出需要输入的风排瓦斯的量和抽放瓦斯的量，再将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输
入到预设容器中进行混合，并检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；而当混合瓦斯的浓度不等于参考浓度0.75％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的浓度为0.75％，最后将浓度为0.75％的混合瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。当需要的混合瓦斯浓度为1％或1.5％时，实施过程和上述混合瓦斯浓度为0.75％的过程类似，此处不再赘述。
62.在另一个应用场景中，第一阈值和第一浓度可以取1.1％，第二阈值和第二浓度可以取1.3％，首先在1.1％和1.3％之间确定一个瓦斯的参考浓度，根据该参考浓度计算出需要输入的风排瓦斯的量和抽放瓦斯的量，再将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入到预设容器中进行混合，并检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；当混合瓦斯的浓度小于1.1％时，可继续向预设容器中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在1.1％～1.3％之间；当混合瓦斯的浓度大于1.3％时，则可以向预设容器中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在1.1％～1.3％之间，最后将浓度在1.1％～1.3％之间的混合瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。通过向预设容器中通入风排瓦斯或抽放瓦斯来进一步调节瓦斯浓度，不仅能进一步提高混合瓦斯浓度的准确性，且操作起来较为简单。
63.具体地，混合瓦斯浓度在1.1％和1.3％之间取值时，混合瓦斯浓度可以为1.1％、1.2％或1.3％，当取瓦斯混合浓度为1.2％时(即将参考浓度设置为1.2％时)，本场景的具体实施方案为：
64.确定一个瓦斯的参考浓度1.2％，根据该参考浓度计算出需要输入的风排瓦斯的量和抽放瓦斯的量，再将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入到预设容器中进行混合，并检测预设容器中的混合瓦斯的浓度；当混合瓦斯的浓度小于1.2％时，可继续向预设容器中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度为1.2％；当混合瓦斯的浓度大于1.2％时，则可以向预设容器中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度为1.2％，最后将浓度为1.2％的混合瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。当需要的混合瓦斯浓度为1.1％或1.3％时，实施过程和上述混合瓦斯浓度为1.1％的过程类似，此处不再赘述。
65.此外，实施时，还可以将瓦斯氧化装置内的温度设置在850℃～1000℃之间，应理解，只有氧化装置内的温度达到一定数值时，瓦斯才可以与氧气发生氧化反应并释放出大量的热量，同时，瓦斯的反应温度还应和瓦斯浓度之间相适应，如此，瓦斯与氧气反应释放出的热量就可以维持这个反应过程持续进行下去，本技术将瓦斯氧化反应温度设置在850℃～1000℃，一方面可以保证氧化反应的正常进行，另一方面，该温度范围可以更好与本身实施例中瓦斯浓度相适应，保证瓦斯与氧气反应释放出的热量可以维持这个反应过程持续进行下去，同时防止设备过热引起的安全问题。
66.具体地，氧化装置内的温度可以设置为850℃、925℃或者1000℃。当氧化装置内的温度为850℃时，温度相对较低，设备运行更为安全；温度设置为925℃时，由于系统需要更多的热量来维持反应温度，因此，瓦斯氧化反应过程会加快，可以适当的瓦斯处理提升效率；当将温度设置为1000℃时，在保证工艺安全的同时，可以进一步提高瓦斯处理的效率。
67.实施例二
68.基于上述实施例一所描述的瓦斯处理方法，参见图2，本实施例提供一种瓦斯处理装置，用于执行上述实施例一所描述的瓦斯处理方法，该瓦斯处理装置包括：
69.控制器201，用于在第一浓度和第二浓度之间确定参考浓度，第一浓度大于或等于0.75％，第二浓度小于或等于1.5％，且第一浓度小与第二浓度，并根据参考浓度确定输入
风排瓦斯的量和输入抽放瓦斯的量，风排瓦斯的浓度小于0.75％，抽放瓦斯的浓度大于1.5％；
70.瓦斯输入装置202，用于将上述确定好的风排瓦斯和抽放瓦斯输入预设容器203中进行混合；
71.瓦斯浓度检测器204，用于检测预设容器203中的混合瓦斯的浓度；
72.调整装置205，用于当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的浓度在第一浓度和第二浓度之间，其中，第一阈值大于或等于0.75％，第二阈值小于或等于1.5％，且第二阈值大于第一阈值；
73.瓦斯氧化装置206，用于对预设容器203中的瓦斯进行氧化处理。
74.可选地，在一种示例中，第一阈值和第一浓度为0.75％，第二阈值和第二浓度为1.5％，调整装置205用于当混合瓦斯的瓦斯浓度小于0.75％或者大于1.5％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在0.75％和1.5％之间。
75.可选地，在一种示例中，第一阈值和第一浓度为1.1％，第二阈值和第二浓度为1.3％，调整装置205用于当混合瓦斯的瓦斯浓度小于1.1％或者大于1.3％时，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在1.1％和1.3％之间。
76.可选地，在一种示例中，调整装置305用于当混合瓦斯的浓度小于第一阈值或者大于第二阈值时，通过向预设容器203中通入抽放瓦斯或者风排瓦斯来调整混合瓦斯的瓦斯浓度，调整混合瓦斯的瓦斯浓度，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
77.可选地，在一种示例中，调整装置305用于当混合瓦斯的浓度小于第一阈值时，向预设容器203中通入抽放瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间，当混合瓦斯的浓度大于第二阈值时，向预设容器203中通入风排瓦斯，使得混合瓦斯的瓦斯浓度在第一浓度和第二浓度之间。
78.可选地，在一种示例中，瓦斯氧化装置306内的温度为850℃～1000℃。
79.在本实施例中，实施人员可以根据需求在控制器中输入一个瓦斯参考浓度，该控制器会根据该瓦斯参考浓度确定出要输入的风排瓦斯和抽放瓦斯的输入量；然后通过瓦斯输入装置将风排瓦斯和抽放瓦斯输入到预设容器中，并用瓦斯浓度检测器检测预设容器中的瓦斯的浓度；当预设容器中的瓦斯浓度小于瓦斯参考浓度时，可通过继续向预设容器中通入抽放瓦斯来调整，使预设容器中的瓦斯浓度等于瓦斯参考浓度，当预设容器中的瓦斯浓度大于瓦斯参考浓度时，可通过继续向预设容器中通入风排瓦斯来调整，使预设容器中的瓦斯浓度等于瓦斯参考浓度，最将预设容器中调整好的瓦斯导入到瓦斯氧化装置中进行氧化处理。
80.本技术实施例提供的瓦斯处理装置，通过控制抽放瓦斯和风排瓦斯的混合量，以得到所需浓度的混合瓦斯，对该浓度的混合瓦斯进行氧化处理，既能防止瓦斯浓度过高时，氧化装置发生的过热现象导致的安全问题；又能避免因瓦斯浓度太低，导致的瓦斯氧化处理后产生的热量不足，从而难以维持氧化装置持续运行；保证了瓦斯氧化处理过程能长期稳定的进行。
81.实施例三
82.基于上述实施例一所描述的方法，本技术实施例三提供一种瓦斯处理系统，参见图3，该瓦斯处理系统包括实施例二中的瓦斯处理装301。
83.需要说明的是，煤矿低浓度瓦斯经过氧化处理后一般会产生大量的热量，这部分热量除了用于维持瓦斯氧化反应持续进行的温度外，往往还会有大量热能剩余，为了避免能源的浪费，可以对该部分多余的能量进行利用，本实施例中的瓦斯处理系统便可以包含瓦斯氧化后多余能量的再利用过程。
84.具体地，本实施例中的瓦斯处理系统还可以包括导热装置302和锅炉303，其中，导热装置302用于将瓦斯处理装置301中产生的部分热能导出后对锅炉303进行加热，锅炉303用于产生水蒸气。
85.另外，本实施例中瓦斯处理系统还可以包括汽轮机304和供暖装置305，可以将上述锅炉303内产生的大量水蒸气导入汽轮机304中，利用对汽轮304机来进行发电，或者将水蒸气导入供暖装置305，用其来进行供暖。需要说明的是，从锅炉303出来的水蒸气一般是高温高压水蒸气，这些水蒸气可以直接导入汽轮机304中，用于发电，但若使用其进行供暖，则需先对其做进行降温降压处理。
86.本实施例中的瓦斯处理系统，可以合理的控制瓦斯氧化过程和能对瓦斯氧化处理后产生的多余热能对进行再利用，保证了瓦斯氧化工艺稳定、高效、可持续的进行，节约了能源。
87.以上实施方式仅用于说明本技术实施例，而并非对本技术实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术实施例的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本技术实施例的范畴，本技术实施例的专利保护范围应由权利要求限定。