專利名稱：一種礦井風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及風(fēng)排瓦斯的燃燒裝置。
背景技術(shù)：
煤礦通風(fēng)排出的煤礦瓦斯，CH4含量一般低于1%，稱之為風(fēng)排瓦斯(俗稱“乏風(fēng)”)。全世界因煤礦開采每年排入大氣中的甲烷總量為2500萬噸，隨著煤炭產(chǎn)量的增加，到2010年甲烷排放量已增至2800萬噸，其中70%來自甲烷濃度低于1%的風(fēng)排瓦斯中。這部分煤礦瓦斯由于CH4濃度太低，利用技術(shù)難度較大。目前，世界上幾乎所有煤礦的風(fēng)排瓦斯都未進(jìn)行回收處理，直接排放到大氣中。將甲烷直接排放到大氣中，一方面造成了有限的不可再生資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，僅每年從煤礦風(fēng)排瓦斯中釋放的瓦斯其低位發(fā)熱量相當(dāng)于3370萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的低位發(fā)熱量；另一方面造成了大氣污染，加劇了溫室效應(yīng)，單位質(zhì)量的CH4對(duì)大氣溫室效應(yīng)影響GWP(GlobalWarm-ingPotential)是C02的21倍。因此，合理回收利用礦井風(fēng)排瓦斯具有節(jié)能和環(huán)保雙重意義。 目前低濃度瓦斯燃燒技術(shù)主要有兩類一類是美國(guó)SEQUA公司和瑞典ADTEC研制開發(fā)的熱流轉(zhuǎn)反應(yīng)器技術(shù)(TFRR);另一類是加拿大能源多樣化實(shí)驗(yàn)室和NRcan研制的催化流轉(zhuǎn)反應(yīng)器技術(shù)(CFRR)。TFRR基本原理與高溫空氣燃燒(HTAC)相同，區(qū)別在于TFRR的燃燒與換熱均直接發(fā)生在多孔介質(zhì)中，從而提高了熱能循環(huán)利用效率。CFRR技術(shù)與TFRR技術(shù)的區(qū)別主要是在熱交換器和熱交換介質(zhì)間加入了催化劑層，降低了瓦斯自燃溫度(3800C飛00°C)。為了達(dá)到循環(huán)換熱充分利用瓦斯燃燒能的目的，兩者均需要定期進(jìn)行氣流換向，而且為了避免大量散熱，維持燃燒穩(wěn)定進(jìn)行，反應(yīng)器需要良好的絕熱層，致使設(shè)備結(jié)構(gòu)及操作較為復(fù)雜。申請(qǐng)?zhí)枮?00710020394. 7和200710131844. X的中國(guó)專利申請(qǐng)分別公布了一種新型環(huán)形燃燒器和一種采用并聯(lián)燃燒器單元結(jié)構(gòu)的燃燒器，兩種裝置共同點(diǎn)均為燃燒器中心裝有多孔介質(zhì)材料，氣流通道采用螺旋狀、圓環(huán)狀或方環(huán)狀的多圈氣流通道，雖然可實(shí)現(xiàn)不用進(jìn)行氣流換向即可充分循環(huán)利用瓦斯燃燒能的目的，但屬特殊結(jié)構(gòu)，加工及安裝難度較大，同時(shí)由于氣流通道圈數(shù)不易調(diào)整，系統(tǒng)適應(yīng)性不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種礦井風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，利用系統(tǒng)自身燃燒能預(yù)熱風(fēng)排瓦斯，達(dá)到充分利用風(fēng)排瓦斯燃燒熱能的目的。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案一種礦井風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，包括設(shè)有瓦斯進(jìn)氣口和高溫?zé)煔獬鰵饪诘闹鞴艿?、燃燒器以及回流管路，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于所述主管道內(nèi)沿其軸向均布有多根用于銅管，所述銅管兩端通過多孔固定擋板將主管道腔與銅管腔形成兩個(gè)隔開的換熱通道，所述多根銅管形成的第一換熱通道一端通過多孔固定擋板與高溫?zé)煔獬鰵饪谙噙B，另一端通過多孔固定擋板與回流管路出氣口相連；所述主管道內(nèi)壁與各銅管外壁所圍成的第二換熱通道與主管道瓦斯進(jìn)氣口相連通；所述燃燒器進(jìn)口與第二換熱通道出氣口連通，燃燒器的出氣口與回流管路進(jìn)氣口相連，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入回流管路，經(jīng)由回流出氣口進(jìn)入銅管內(nèi)，與第二換熱通道內(nèi)的風(fēng)排瓦斯充分換熱后，由高溫?zé)煔獬鰵饪谂懦觥１景l(fā)明結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還在于所述瓦斯進(jìn)氣口設(shè)有將瓦斯抽入第二換熱通道的風(fēng)機(jī)。所述高溫?zé)煔獬鰵饪谂c供暖或熱能發(fā)電裝置相連。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明采用管中管結(jié)構(gòu)，使燃燒過的高溫?zé)煔庠诙喔~管中流動(dòng)，與在銅管間隙中流動(dòng)的風(fēng)排瓦斯進(jìn)行熱交換，利用系統(tǒng)自身燃燒能預(yù)熱風(fēng)排瓦斯，達(dá)到充分利用風(fēng)排 瓦斯燃燒熱能的目的。2、本發(fā)明管中管結(jié)構(gòu)，管內(nèi)流動(dòng)的高溫?zé)煔獗还芡獾蜏仫L(fēng)排瓦斯氣流包圍，其散發(fā)的熱能被充分用于風(fēng)排瓦斯的預(yù)熱，起到了降低高溫?zé)煔鉄釗p失的目的，同時(shí)也降低了對(duì)管道絕熱性能的要求。3、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有需特殊加工部件，更易于實(shí)現(xiàn)，低溫氣流與高溫?zé)煔獾臒峤粨Q距離及銅管數(shù)，均可根據(jù)要求調(diào)整，以適應(yīng)不同礦井的實(shí)際情況。


圖I為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a為本發(fā)明進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2b為本發(fā)明銅管安裝結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2c為本發(fā)明燃燒器進(jìn)口處結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中黑色實(shí)線箭頭為風(fēng)排瓦斯進(jìn)氣方向，虛線箭頭為高溫?zé)煔饬鲃?dòng)方向。圖中標(biāo)號(hào)I進(jìn)氣管、2主管道、21風(fēng)排瓦斯進(jìn)氣口、22高溫?zé)煔獬鰵饪凇?燃燒器、4回流管路、5回流管路進(jìn)氣口、6多孔固定擋板、61通孔；7銅管、8燃燒器進(jìn)口。以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式如圖所示，裝置包括設(shè)有風(fēng)排瓦斯進(jìn)氣口 21和高溫?zé)煔獬鰵饪?22的主管道2、燃燒器3以及回流管路4，主管道2內(nèi)沿其軸向均布有多根用于銅管7，銅管7兩端通過多孔固定擋板6將主管道腔與銅管腔形成兩個(gè)隔開的換熱通道，多根銅管形成的第一換熱通道一端通過多孔固定擋板6與高溫?zé)煔獬鰵饪?22相連，另一端通過多孔固定擋板6與回流管路4出氣口相連；主管道內(nèi)壁與各銅管外壁所圍成的第二換熱通道與主管道風(fēng)排瓦斯進(jìn)氣口 21相連通；燃燒器進(jìn)口 8與第二換熱通道出氣口連通，燃燒器的出氣口與回流管路進(jìn)氣口 5相連，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入回流管路4，經(jīng)由回流出氣口進(jìn)入銅管7內(nèi)，與第二換熱通道內(nèi)的風(fēng)排瓦斯充分換熱后，由高溫?zé)煔獬鰵饪?22排出。其中瓦斯進(jìn)氣口設(shè)有將瓦斯抽入第二換熱通道的風(fēng)機(jī)；高溫?zé)煔獬鰵饪谂c供暖或熱能發(fā)電裝置相連。本發(fā)明工作原理外設(shè)風(fēng)機(jī)將風(fēng)排瓦斯抽入進(jìn)氣管1，進(jìn)氣管I連接主管道的風(fēng)排瓦斯進(jìn)氣口 21，風(fēng)排瓦斯進(jìn)入主管道的第二換熱通道，與在銅管7內(nèi)的高溫?zé)煔獍l(fā)生熱交換，由于銅管有許多根，且均布安裝，可保證風(fēng)排瓦斯與高溫?zé)煔獬浞纸佑|，主管道足夠長(zhǎng)以使風(fēng)排瓦斯在流動(dòng)過程中被高溫?zé)煔獬浞诸A(yù)熱。風(fēng)排瓦斯被預(yù)熱至一定溫度后，進(jìn)入燃燒器3燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入回流管路4，經(jīng)由回流進(jìn)氣口進(jìn)入銅管7內(nèi)，與風(fēng)排瓦斯充分換熱后，由高溫?zé)煔獬鰵饪谂懦?，該出氣口可與供暖或熱能發(fā)電裝置相連以充分利用多余熱能。實(shí)際使用中，可根據(jù)礦井實(shí)際情況，設(shè)定風(fēng)排瓦斯與銅管的換熱距離，也即控制風(fēng)排瓦斯與銅管內(nèi)的高溫?zé)煔鉄峤粨Q時(shí)間，調(diào)整風(fēng)排瓦斯預(yù)熱溫度。系統(tǒng)啟動(dòng)前 ，通過電熱元件將燃燒器加熱至燃燒溫度，正常運(yùn)行后，加熱器關(guān)閉，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自循環(huán)運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種礦井風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，包括設(shè)有瓦斯進(jìn)氣口和高溫?zé)煔獬鰵饪诘闹鞴艿?、燃燒器以及回流管路，其特征在于所述主管道?nèi)沿其軸向均布有多根用于銅管，所述銅管兩端通過多孔固定擋板將主管道腔與銅管腔形成兩個(gè)隔開的換熱通道，所述多根銅管形成的第一換熱通道一端通過多孔固定擋板與高溫?zé)煔獬鰵饪谙噙B，另一端通過多孔固定擋板與回流管路出氣口相連；所述主管道內(nèi)壁與各銅管外壁所圍成的第二換熱通道與主管道瓦斯進(jìn)氣口相連通；所述燃 燒器進(jìn)口與第二換熱通道出氣口連通，燃燒器的出氣口與回流管路進(jìn)氣口相連，燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入回流管路，經(jīng)由回流出氣口進(jìn)入銅管內(nèi)，與第二換熱通道內(nèi)的風(fēng)排瓦斯充分換熱后，由高溫?zé)煔獬鰵饪谂懦觥?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，其特征在于，所述瓦斯進(jìn)氣口設(shè)有將瓦斯抽入第二換熱通道的風(fēng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，其特征在于，所述高溫?zé)煔獬鰵饪谂c供暖或熱能發(fā)電裝置相連。
全文摘要
一種礦井風(fēng)排瓦斯燃燒熱能利用裝置，包括設(shè)有瓦斯進(jìn)氣口和高溫?zé)煔獬鰵饪诘闹鞴艿?、燃燒器以及回流管路，其特征在于主管道?nèi)沿其軸向均布有多根用于銅管，銅管兩端通過多孔固定擋板將主管道腔與銅管腔形成兩個(gè)隔開的換熱通道，銅管形成的第一換熱通道一端與高溫?zé)煔獬鰵饪谙噙B，另一端與回流管路出氣口相連；主管道內(nèi)壁與各銅管外壁所圍成的第二換熱通道與瓦斯進(jìn)氣口相連通；燃燒器進(jìn)口與第二換熱通道出氣口連通，燃燒器的出氣口與回流管路進(jìn)氣口相連，本發(fā)明采用管中管結(jié)構(gòu)，使燃燒過的高溫?zé)煔庠诙喔~管中流動(dòng)，與在銅管間隙中流動(dòng)的風(fēng)排瓦斯進(jìn)行熱交換，利用系統(tǒng)自身燃燒能預(yù)熱風(fēng)排瓦斯，達(dá)到充分利用風(fēng)排瓦斯燃燒熱能的目的。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102767836SQ20121027141
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者俞俊海, 關(guān)維娟, 楊新春, 王開松, 郭振, 陳明強(qiáng), 陳清華 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)