一种利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统的制作方法

本实用新型属于煤矿节能技术领域，具体涉及一种利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统。

背景技术：

煤矿井筒保温，是矿井冬季安全生产必不可缺的环节，尤其是在北方地区。

目前，井筒保温一般都采用燃煤锅炉提供热源，污染大，能耗高，与节能减排的国家环保政策相悖，小型燃煤锅炉需要在未来几年内关停。

与此同时，长期以来，煤矿通风瓦斯（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。在煤矿开采过程中产生的浓度低于7%的低浓度抽采瓦斯因不能民用，也不能用于内燃机发电，长期处于排空状态。瓦斯中主要成分为甲烷，其温室效应是等质量二氧化碳的21倍，直接排放不仅造成了巨大的能源浪费，也将加剧地球的温室效应。因此，充分利用乏风和低浓度抽采瓦斯，具有节约能源资源、减少环境污染、促进煤矿安全生产和调整能源结构的“四重功效”，目前还没有该类技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，安全可靠，节能环保的利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统包括瓦斯泵站和低浓度瓦斯安全输送装置，所述瓦斯泵站通过管路和低浓度瓦斯安全输送装置连接，其结构特点在于：还包括乏风收集罩、瓦斯掺混装置、主风机、瓦斯氧化装置、混气装置、空气换热器、烟囱、井筒、高温热风阀门和乏风阀门，所述乏风收集罩罩在乏风排放口上，该乏风收集罩通过乏风管道与瓦斯掺混装置的入口连接，所述乏风阀门安装在乏风管道上，所述低浓度瓦斯安全输送装置通过低浓度瓦斯安全输送管道与瓦斯掺混装置的入口连接，所述瓦斯氧化装置的进气端通过管路与瓦斯掺混装置的出口连接，所述混气装置的进气端分别与瓦斯氧化装置的出口热风管道和低温排气管道连接，所述高温热风阀门安装在出口热风管道上，所述空气换热器的进气端与混气装置的出口端连接，且该空气换热器的进气端与外部空气连通，所述烟囱与空气换热器的烟气出口端连接，所述井筒与空气换热器的热风出口端连接。

进一步的，本实用新型还包括甲烷浓度仪和紧急排气阀门，所述甲烷浓度仪和紧急排气阀门均安装在用于连接瓦斯氧化装置和瓦斯掺混装置的管路上。

进一步的，本实用新型还包括井筒温度传感器，所述井筒温度传感器设置在井筒的周围。

进一步的，本实用新型所述主风机为rto主风机。

本实用新型的瓦斯掺混装置入口分别与乏风管道和低浓度瓦斯安全输送管道连接，乏风由乏风罩进行收集，低浓度瓦斯抽采自瓦斯泵站。本实用新型所提到的热源有两个，分别为煤矿乏风（甲烷浓度约0.3%vol）和低浓度抽采瓦斯（甲烷浓度约10%vol）。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：系统设计合理，安全可靠，节能环保。以煤矿废排的乏风和抽采瓦斯作为井筒保温用的热源，变废为宝，减少了企业的燃料消耗，降低了企业的生产成本。同时本实用新型节能环保，绿色高效，所排尾气无需脱硫脱硝处理，对环境不会造成污染。随着国家环保政策日益严格，本实用新型将会获得更多的应用及更好的发展前景。

本实用新型将煤矿乏风和低浓度抽采瓦斯通过掺混器进行混合，瓦斯浓度降至1.2%，将通过氧化装置氧化排出的高温烟气和低温烟气进行混合，烟气通过空气换热器产生热风送至风井，与冷空气汇合后送入井筒保温。本系统对煤矿原来排空废弃的乏风和低浓度瓦斯进行充分利用，作为井筒保温的热源，既避免了燃煤锅炉带来的环境污染，又达到了变废为宝、节能减排的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对实施例和/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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统的结构示意图。

标号说明：1、瓦斯泵站；2、低浓度瓦斯安全输送装置；3、乏风排放口；4、乏风收集罩；5、瓦斯掺混装置；6、甲烷浓度仪；7、紧急排气阀门；8、主风机；9、瓦斯氧化装置；10、混气装置；11、空气换热器；12、烟囱；13、井筒；14、井筒温度传感器；15、高温热风阀门；16、乏风阀门。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统包括瓦斯泵站1、低浓度瓦斯安全输送装置2、乏风收集罩4、瓦斯掺混装置5、甲烷浓度仪6、紧急排气阀门7、主风机8、瓦斯氧化装置9、混气装置10、空气换热器11、烟囱12、井筒13、井筒温度传感器14、高温热风阀门15和乏风阀门16。

本实施例中的瓦斯泵站1通过管路和低浓度瓦斯安全输送装置2连接，乏风收集罩4罩在乏风排放口3上，该乏风收集罩4通过乏风管道与瓦斯掺混装置5的入口连接，乏风阀门16安装在乏风管道上，低浓度瓦斯安全输送装置2通过低浓度瓦斯安全输送管道与瓦斯掺混装置5的入口连接，瓦斯氧化装置9的进气端通过管路与瓦斯掺混装置5的出口连接。

本实施例中的混气装置10的进气端分别与瓦斯氧化装置9的出口热风管道和低温排气管道连接，高温热风阀门15安装在出口热风管道上，空气换热器11的进气端与混气装置10的出口端连接，且该空气换热器11的进气端与外部空气连通，烟囱12与空气换热器11的烟气出口端连接，井筒13与空气换热器11的热风出口端连接。

本实施例中的甲烷浓度仪6和紧急排气阀门7均安装在用于连接瓦斯氧化装置9和瓦斯掺混装置5的管路上。井筒温度传感器14设置在井筒13的周围。主风机8为rto主风机。

本实施例中利用乏风和低浓度瓦斯氧化热源的井筒保温系统的工艺流程为：瓦斯掺混装置5将来自乏风收集罩4的煤矿乏风和来自瓦斯泵站1通过低浓度瓦斯安全输送装置2的低浓度抽采瓦斯进行掺混，瓦斯浓度降至1.2%后通过瓦斯氧化装置9高温氧化，排出的高温烟气和低温烟气在混气装置10中进行混合，混合后烟气通过空气换热器11产生热风送至风井，与冷空气汇合后送入井筒13保温，废气则通过烟囱12排放至大气。

本实施例中的低浓度瓦斯安全输送装置2主要由执行机构和监测控制系统等组成。执行机构主要包括水封阻火泄爆装置、自动抑爆装置抑爆器、自动阻爆阀门等；监测控制系统由稳压电源、爆炸信号控制器、电气转换控制箱、传感器、声光报警器等组成。

本实施例中的瓦斯掺混装置5为动态连续混配装置，将瓦斯泵站1低浓度瓦斯混入乏风瓦斯中，在控制系统的调控下，使混合后的瓦斯浓度始终保持在1.2%以下。瓦斯掺混装置5可实现乏风氧化发电连续动态混配，混配精度和自动化程度高，流通量大，阻力损失小，系统简单。

本实施例中的瓦斯氧化装置9可以为进口蓄热式热力氧化炉，含2个内部隔热的一体式热交换床，填充有足够容积、压降较小、传热均匀的介质，允许瓦斯氧化装置9在入口混合气体中甲烷浓度不小于0.45%的情况下自行连续运行。装置排出的高温烟气温度可达954℃，低温烟气温度约90℃。

本实施例中的空气换热器11可以为空气-空气换热器，利用rto产生的高温热风加热冷空气，为井筒13保温供气。空气换热器11由两块蜂窝形状的板片组成，板片边缘通过激光焊接在一起，板片中间焊接为圆点焊接，具有较小的焊接应力与高承压能力。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。