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申请/专利权人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司

摘要：本发明涉及一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，包括瓦斯掺混供给系统、换向阀门组、通风瓦斯氧化装置、余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统及烟气型吸收式制冷机制冷系统；瓦斯掺混供给系统通过换向阀门组与通风瓦斯氧化装置连接；通风瓦斯氧化装置通过高温引气管路与余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统连接，用于通过余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统进行供电及供热；通风瓦斯氧化装置通过高温引气支路与烟气型吸收式制冷机制冷系统，用于通过烟气型吸收式制冷机制冷系统进行供冷。本发明既解决了废气通风瓦斯的利用问题，提高了煤矿区矿井通风的积极性和安全意识，同时实现了能源回收利用，解决了孤岛型煤矿区的经济用能需求。

主权项：1.一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，包括瓦斯掺混供给系统、换向阀门组、通风瓦斯氧化装置、余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统及烟气型吸收式制冷机制冷系统；所述瓦斯掺混供给系统通过所述换向阀门组与所述通风瓦斯氧化装置连接，用于为所述通风瓦斯氧化装置提供由抽采瓦斯与通风瓦斯掺混后的瓦斯气体；所述通风瓦斯氧化装置通过高温引气管路与所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统连接，用于通过高温引气提供热源给所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统进行供电及供热；所述通风瓦斯氧化装置通过高温引气支路与所述烟气型吸收式制冷机制冷系统，用于通过高温引气提供热源给所述烟气型吸收式制冷机制冷系统进行供冷；所述瓦斯掺混供给系统包括抽采瓦斯管路、通风瓦斯管路及掺混装置，所述抽采瓦斯管路的进端用于与抽采瓦斯泵站连接，并依次设有手动切断阀、第一除尘脱水装置、快切阀门及流量调节阀；所述通风瓦斯管路的进端用于与通风瓦斯出口连接，并设有电动开关蝶阀；所述抽采瓦斯管路及通风瓦斯管路的出端与所述掺混装置的进端连接，所述掺混装置的出端通过第二除尘脱水装置与所述换向阀门组连接；所述通风瓦斯氧化装置包括由隔热墙隔开的双侧蓄热室和燃烧室组成，所述蓄热室填充有蜂窝型蓄热体；所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统包括余热锅炉及蒸汽轮机，所述余热锅炉的进端与所述高温引气管路连接，出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及余热锅炉引风机；所述蒸汽轮机通过蒸汽管路与所述余热锅炉连接，并通过与其连接的发电机进行供电；所述蒸汽轮机通过蒸汽管路与换热站连接，通过所述换热站进行供热；所述蒸汽轮机采用凝汽式蒸汽轮机和背压式蒸汽轮机组合方式；所述通风瓦斯氧化装置通过所述换向阀门组连接排气管路，所述排气管路设有引风机；所述烟气型吸收式制冷机制冷系统包括烟气型吸收式制冷机，所述烟气型吸收式制冷机的进端与高温引气支路及引冷排气管路连接；所述高温引气支路与所述引冷排气管路相连，用于掺混形成所述烟气型吸收式制冷机所需温区的烟气；所述烟气型吸收式制冷机的出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及制冷引风机；所述引冷排气管路与所述排气管路连接，所述引冷排气管路设有电动调节阀。

全文数据：一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统技术领域本发明属于煤矿瓦斯减排以及分布式能源系统领域，尤其涉及一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统。背景技术我国煤炭开采过程中排出的瓦斯总量超过200亿m3，其中70％是通过煤矿通风瓦斯排出，其甲烷总量相当于西气东输一年的输气量。按照《煤矿安全规程》规定，通风瓦斯浓度须低于0.75％，随着煤矿企业安全意识的不断提升，煤矿在实际运行中，通常采用大功率通风机，使得通风井口的瓦斯浓度进一步降低到0.3％以下。上述低浓度的通风瓦斯气体难以直接燃烧利用处理难度极大。此外，煤矿区通常远离中心城区，大电网和集中热网解决煤矿区用能需求的经济性不足，煤矿区在能源的需求和供给上呈现一种孤岛型式，因此，利用煤矿开采过程中排放的大量的免费的瓦斯气体设计自给自足的冷热电联供系统对煤矿而言意义重大。蓄热氧化技术是目前处理通风瓦斯重要的、最具发展前景的技术。蓄热氧化装置在实际运行中，通风瓦斯甲烷浓度过低且波动大，不利于氧化装置的稳定运行；且考虑到冷、热、电等供能需求，通常在浓度极低的通风瓦斯气体中掺混甲烷浓度较高的抽采瓦斯8～30％，保证瓦斯气体浓度维持在较稳定的数值，瓦斯浓度提高后，氧化装置可产生可控的高温瓦斯温度和流量，在实现蓄热氧化装置稳定运行基础上还有剩余热能可加以利用，其中，在氧化装置中加装管式换热器加热热水是一种较为常见的方案，该方案对入口瓦斯浓度的稳定性要求较高，通常只能运行在设计浓度及以下，瓦斯浓度波动升高时容易造成管路烧蚀，并且这种方法不能实现烟温的梯级利用，多用于单一供热系统。发明内容本发明的目的是提供一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，实现对煤矿区排放的超低浓度通风瓦斯回收利用，减少温室气体排放，同时，通过高温引气梯级利用实现系统发电、供热和供冷的目的。本发明提供了一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，包括瓦斯掺混供给系统、换向阀门组、通风瓦斯氧化装置、余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统及烟气型吸收式制冷机制冷系统；瓦斯掺混供给系统通过换向阀门组与通风瓦斯氧化装置连接，用于为通风瓦斯氧化装置提供由抽采瓦斯与通风瓦斯掺混后的瓦斯气体；通风瓦斯氧化装置通过高温引气管路与余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统连接，用于通过高温引气提供热源给余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统进行供电及供热；通风瓦斯氧化装置通过高温引气支路与烟气型吸收式制冷机制冷系统，用于通过高温引气提供热源给烟气型吸收式制冷机制冷系统进行供冷。进一步地，瓦斯掺混供给系统包括抽采瓦斯管路、通风瓦斯管路及掺混装置，抽采瓦斯管路的进端用于与抽采瓦斯泵站连接，并依次设有手动切断阀、第一除尘脱水装置、快切阀门及流量调节阀；通风瓦斯管路的进端用于与通风瓦斯出口连接，并设有电动开关蝶阀；抽采瓦斯管路及通风瓦斯管路的出端与掺混装置的进端连接，掺混装置的出端通过第二除尘脱水装置与换向阀门组连接。进一步地，通风瓦斯氧化装置包括由隔热墙隔开的双侧蓄热室和燃烧室组成，蓄热室填充有蜂窝型蓄热体。进一步地，余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统包括余热锅炉及蒸汽轮机，余热锅炉的进端与高温引气管路连接，出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及余热锅炉引风机；蒸汽轮机通过蒸汽管路与余热锅炉连接，并通过与其连接的发电机进行供电；蒸汽轮机通过蒸汽管路与换热站连接，通过换热站进行供热。进一步地，蒸汽轮机采用凝汽式蒸汽轮机和背压式蒸汽轮机组合方式。进一步地，通风瓦斯氧化装置通过换向阀门组连接排气管路，排气管路设有引风机。进一步地，烟气型吸收式制冷机制冷系统包括烟气型吸收式制冷机，烟气型吸收式制冷机的进端与高温引气支路及引冷排气管路连接；高温引气支路与引冷排气管路相连，用于掺混形成烟气型吸收式制冷机所需温区的烟气；烟气型吸收式制冷机的出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及制冷引风机；引冷排气管路与排气管路连接，引冷排气管路设有电动调节阀。进一步地，高温引气管路及高温引气支路由耐高温浇筑料浇筑而成，外部设有保温层。借由上述方案，通过回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，既解决了废气通风瓦斯的利用问题，提高了煤矿区矿井通风的积极性和安全意识，同时实现了能源回收利用，解决了孤岛型煤矿区的经济用能需求。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1为本发明一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统的示意图；图2为本发明一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统通风瓦斯氧化装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。参图1及图2所示，本实施例提供了一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，包括瓦斯掺混供给系统、换向阀门组2、通风瓦斯氧化装置3、余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统及烟气型吸收式制冷机制冷系统；瓦斯掺混供给系统通过换向阀门组2与通风瓦斯氧化装置3连接，用于为通风瓦斯氧化装置3提供由抽采瓦斯与通风瓦斯掺混后的瓦斯气体；通风瓦斯氧化装置3通过高温引气管路41与余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统连接，用于通过高温引气提供热源给余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统进行供电及供热；通风瓦斯氧化装置3通过高温引气支路51与烟气型吸收式制冷机制冷系统，用于通过高温引气提供热源给烟气型吸收式制冷机制冷系统进行供冷。通过该分布式综合供能系统，既解决了废气通风瓦斯的利用问题，提高了煤矿区矿井通风的积极性和安全意识，同时实现了能源回收利用，解决了孤岛型煤矿区的经济用能需求。在本实施例中，瓦斯掺混供给系统包括抽采瓦斯管路、通风瓦斯管路及掺混装置16，抽采瓦斯管路的进端用于与抽采瓦斯泵站连接，并依次设有手动切断阀11、第一除尘脱水装置12、快切阀门13及流量调节阀14；通风瓦斯管路的进端用于与通风瓦斯出口连接，并设有电动开关蝶阀15；抽采瓦斯管路及通风瓦斯管路的出端与掺混装置16的进端连接，掺混装置16的出端通过第二除尘脱水装置17与换向阀门组2连接。在本实施例中，通风瓦斯氧化装置3包括由隔热墙32隔开的双侧蓄热室第一蓄热室33、第二蓄热室34和燃烧室31组成，蓄热室填充有蜂窝型蓄热体第一蜂窝型蓄热体35、第二蜂窝型蓄热体36。可根据实际情况，设置多个蓄热室。在本实施例中，余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统包括余热锅炉42及蒸汽轮机46，余热锅炉42的进端与高温引气管路41连接，出端依次连接有手动切断阀43、电动调节阀44及余热锅炉引风机45；高温引气量由管路末端变频引风机45调节。蒸汽轮机46通过蒸汽管路与余热锅炉42连接，并通过与其连接的发电机47进行供电余热锅炉产蒸汽推动汽轮机做功发电；蒸汽轮机46通过蒸汽管路与换热站48连接，通过换热站48进行供热。在本实施例中，根据用户热电需求比，蒸汽轮机46采用凝汽式蒸汽轮机和背压式蒸汽轮机组合方式。在本实施例中，通风瓦斯氧化装置3通过换向阀门组3连接排气管路61，排气管路61设有引风机62。制冷系统烟气量由烟气管路末端引风机62变频控制。在本实施例中，烟气型吸收式制冷机制冷系统包括烟气型吸收式制冷机54，烟气型吸收式制冷机的进端与高温引气支路51及引冷排气管路52连接；高温引气支路51与引冷排气管路52相连，用于掺混形成烟气型吸收式制冷机54所需温区的烟气；烟气型吸收式制冷机54的出端依次连接有手动切断阀55、电动调节阀56及制冷引风机57；引冷排气管路52与排气管路61连接，引冷排气管路2设有电动调节阀53。高温引气管路41及高温引气支路51，其上均不设置高温关断或调节阀。在本实施例中，高温引气管路41及高温引气支路51由耐高温浇筑料浇筑而成，外部设有保温层。该分布式综合供能系统的工作过程如下：浓度低于8％不能直接用于内燃机瓦斯发电的抽采瓦斯经泵站输送至本系统抽采瓦斯管路，经手动切断阀11、第一除尘脱水装置12、快切阀门13以及流量调节阀14进入掺混装置16，除尘脱水装置用于抽采瓦斯在输送过程中携带的大量尘和水雾，快切阀门13用于保证掺混后瓦斯浓度超过安全设定值1.2％时快速切断抽采瓦斯，流量调节阀14根据抽采瓦斯与通风瓦斯掺混运行浓度调节抽采瓦斯流量。抽采瓦斯与来自矿井通风口的通风瓦斯浓度极低，低于0.75％在掺混装置中掺混至运行要求浓度0.8～1％，掺混装置16的目的是使二者掺混更加均匀，掺混后的瓦斯气体经第二除尘脱水装置17除尘脱水后经换向阀门组2进入通风瓦斯氧化装置3。瓦斯气体在通过瓦斯氧化装置3中经第一蜂窝蓄热体35加热升温至约700～800℃，在燃烧室31中发生无焰氧化放热反应，高温烟气流经第二蜂窝蓄热体36加热第二蜂窝蓄热体36降温后经换向阀门组2排出，通风瓦斯氧化装置3示意图如附图2所示，瓦斯气体交替从第一蓄热室33、第二蓄热室34进入和排出，周期性往复循环。瓦斯气体在燃烧室31中释放的热量一则经散热和排烟损失掉，二则可通过高温引气的方式加以利用。冬季工况下，煤矿区有大量的供热负荷和热水负荷，通过高温引气约800～900℃管路的热烟气进入余热锅炉，产生高温高压蒸汽，高温高压蒸汽推动蒸汽轮机46做功发电，蒸汽轮机46设置抽汽口，引低压蒸汽至换热站48加热产热水，用于煤矿区办公、食堂、宿舍供暖和热水供应。特别的，蒸汽轮机46通常设置凝汽式汽轮机和背压式汽轮机组合形式，提高冬季供热量。此外，通风瓦斯氧化装置3排气70～100℃在冬季工况下用作井口防冻风。夏季工况下，煤矿区有冷负荷需求，通过高温引气支路51引高温烟气和低温排烟掺混至约400℃，用作烟气型吸收式制冷机54热源。其中，引冷排气管路52上设置有电动调节阀53，用于调节冷烟气流量。本系统采用烟气型吸收式制冷机，相比于蒸汽或热水型吸收式制冷机能效系数更高。系统中，高温引气经余热锅炉42和烟气型吸收式制冷机54后管路分别设置有手动切断阀55和电动调节阀56，运行中通过管道后端制冷引风机57变频控制高温引气量，在仅依靠引风机难以完成风量调节时，通过电动调节阀56辅助调节管道风量。发电机47发电采用“并网上网”方式，所发电量优先给煤矿区生产生活供，多余电量上网。本实施例提供的回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，实现了对煤矿区排放的超低浓度通风瓦斯回收利用，减少了温室气体排放，同时，通过高温引气梯级利用实现了系统发电、供热和供冷的目的。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，包括瓦斯掺混供给系统、换向阀门组、通风瓦斯氧化装置、余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统及烟气型吸收式制冷机制冷系统；所述瓦斯掺混供给系统通过所述换向阀门组与所述通风瓦斯氧化装置连接，用于为所述通风瓦斯氧化装置提供由抽采瓦斯与通风瓦斯掺混后的瓦斯气体；所述通风瓦斯氧化装置通过高温引气管路与所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统连接，用于通过高温引气提供热源给所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统进行供电及供热；所述通风瓦斯氧化装置通过高温引气支路与所述烟气型吸收式制冷机制冷系统，用于通过高温引气提供热源给所述烟气型吸收式制冷机制冷系统进行供冷。2.根据权利要求1所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述瓦斯掺混供给系统包括抽采瓦斯管路、通风瓦斯管路及掺混装置，所述抽采瓦斯管路的进端用于与抽采瓦斯泵站连接，并依次设有手动切断阀、第一除尘脱水装置、快切阀门及流量调节阀；所述通风瓦斯管路的进端用于与通风瓦斯出口连接，并设有电动开关蝶阀；所述抽采瓦斯管路及通风瓦斯管路的出端与所述掺混装置的进端连接，所述掺混装置的出端通过所述第二除尘脱水装置与所述换向阀门组连接。3.根据权利要求2所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述通风瓦斯氧化装置包括由隔热墙隔开的双侧蓄热室和燃烧室组成，所述蓄热室填充有蜂窝型蓄热体。4.根据权利要求3所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述余热锅炉及蒸汽轮机发电供热系统包括余热锅炉及蒸汽轮机，所述余热锅炉的进端与所述高温引气管路连接，出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及余热锅炉引风机；所述蒸汽轮机通过蒸汽管路与所述余热锅炉连接，并通过与其连接的发电机进行供电；所述蒸汽轮机通过蒸汽管路与换热站连接，通过所述换热站进行供热。5.根据权利要求4所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述蒸汽轮机采用凝汽式蒸汽轮机和背压式蒸汽轮机组合方式。6.根据权利要求4所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述通风瓦斯氧化装置通过所述换向阀门组连接排气管路，所述排气管路设有引风机。7.根据权利要求6所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述烟气型吸收式制冷机制冷系统包括烟气型吸收式制冷机，所述烟气型吸收式制冷机的进端与高温引气支路及引冷排气管路连接；所述高温引气支路与所述引冷排气管路相连，用于掺混形成所述烟气型吸收式制冷机所需温区的烟气；所述烟气型吸收式制冷机的出端依次连接有手动切断阀、电动调节阀及制冷引风机；所述引冷排气管路与所述排气管路连接，所述引冷排气管路设有电动调节阀。8.根据权利要求7所述的一种回收利用通风瓦斯的分布式综合供能系统，其特征在于，所述高温引气管路及高温引气支路由耐高温浇筑料浇筑而成，外部设有保温层。

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