[发明专利]一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法

说明书

一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法，属于煤矿瓦斯利用领域。该分析装置包括乏风配气系统、乏风煤粉混合系统、锅炉混烧系统、烟气冷凝与监测系统；其方法为：根据煤矿乏风气体的配比和湿度，调整乏风配气系统得到乏风气体，与煤粉充分混合后，喷入锅炉炉膛内燃烧，实现乏风低浓度瓦斯的高温混烧氧化。产生的烟气经过冷凝与分析，确定乏风瓦斯氧化率；与直接通入空气燃烧的效果对比，确定乏风通入燃煤锅炉混烧热贡献率。该方法可通过改变乏风配气成分，经过多组对比实验，分析乏风不同成分对混烧增热贡献率与乏风瓦斯氧化率的影响，为乏风气体的预处理提供基础参数，可为矿井乏风通入电厂燃煤机组混烧氧化的工业化应用奠定基础。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯利用领域，特别是涉及一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法。

背景技术

煤矿乏风，其所包含的甲烷排放总量位居世界之最，仅我国每年通过煤矿乏风进入大气的甲烷总量就达100～150亿m³，比西气东输一期工程的120亿m³的天然气还多。煤矿乏风具有以下三个特点：(1)乏风量巨大，一个典型煤矿主排风口的乏风量为60～100万m³/h；(2)乏风中的瓦斯浓度非常低，一般在0.1％～0.75％范围内；(3)乏风量、瓦斯浓度波动范围大。这些特点决定了乏风瓦斯很难利用传统燃烧器直接进行燃烧，乏风中超低浓度瓦斯的大规模高效利用，依然是世界性难题，这些甲烷长期以来只能被排到大气中，造成巨大的温室气体污染。

国内外对于煤矿乏风瓦斯的利用主要侧重于热逆流氧化或催化氧化技术的研究，并取得了一定进展，但该技术对乏风气体成分与瓦斯浓度的要求有严格限制，必要时还需掺混高浓度瓦斯，对于煤矿乏风的利用量非常有限且成本高昂，导致大部分煤矿乏风瓦斯仍然被直接排空。

煤矿乏风超低浓度瓦斯通入燃煤锅炉作为辅助燃料进行氧化增热，克服了其作为主要燃料难以直接利用的弊端，每台600MW燃煤发电机组可利用的乏风量达100～120万m³/h，可实现大规模节能、增效、减排。目前，煤矿乏风与燃煤混烧氧化的基础研究十分匮乏。本发明致力于研发一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法，旨在通过实验手段获取大量基础参数，为煤矿乏风与燃煤混烧氧化增热的工业化应用奠定基础。

发明内容

针对现有技术研究存在的问题，本发明提供一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置及方法，该分析装置主要包括：乏风配气系统、乏风煤粉混合系统、锅炉混烧系统、烟气冷凝与监测系统。按煤矿乏风成分比例，配制乏风多组份气体，与煤粉充分混合，送入锅炉混烧系统内高温燃烧，实现乏风低浓度瓦斯的高温混烧氧化。产生的烟气经过冷凝与成分取样分析，确定乏风瓦斯的氧化率；以锅炉热媒水水位变化为指标，与直接通入空气燃烧的效果进行对比，确定乏风通入燃煤锅炉混烧的热贡献率。同时，可通过改变乏风配气成分，经过多组对比实验，分析乏风不同成分对混烧增热贡献率与乏风瓦斯氧化率的影响，为乏风气体的预处理提供基础参数。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤矿乏风通入燃煤锅炉混烧氧化的分析装置，包括乏风配气系统、乏风煤粉混合系统、锅炉混烧系统、烟气冷凝与监测系统；

所述的乏风配气系统包括多个气样罐，空气加湿器，离心式风机，乏风配气箱和加压电扇；

所述的乏风煤粉混合系统包括煤粉混合器；

所述的锅炉混烧系统包括燃烧器、锅炉炉体、锅炉炉膛、热电偶、温度采集卡和计算机；

所述的烟气冷凝与监测系统包括烟气冷凝器和气相色谱分析仪；

其中，所述的乏风配气箱一端为圆柱形箱体，一端为圆锥形箱体，乏风配气箱内部中，圆柱形箱体和圆锥形箱体连接处设置有加压风扇；圆锥形的锥尖为乏风出口；