[发明专利]煤矿瓦斯回热氧化方法

说明书

本发明提供一种煤矿瓦斯回热氧化方法，属于煤矿瓦斯利用的技术领域，将浓度低于30%的煤矿瓦斯调节至1.2%～3%送入回热氧化装置，通过调节回热氧化装置中瓦斯的流速，实现超低浓度瓦斯的回热氧化。本发明具有安全性高、可靠性高和经济性高的优点。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯利用的技术领域，具体公开了一种煤矿瓦斯回热氧化方法。

背景技术

根据《煤矿安全规程》规定：“瓦斯利用时，瓦斯浓度不得低于30%”，其原因是浓度低于30%的瓦斯，由于其中含盖了甲烷浓度处在5%~16%区间范围的爆炸危险性气体，出于安全考虑，一般被禁止利用，但是直接排放既浪费了资源也污染了环境。随着科技的发展，浓度低于30%的瓦斯的利用也有了新的发展，目前低浓度、超低浓度瓦斯的利用主要有以下四个途径。

1、瓦斯发电：采用煤矿低浓度瓦斯发电机组和输送安全保障技术实现低浓度瓦斯发电。

2、瓦斯浓缩：采用变压吸附技术和低温液化分离技术将煤矿低浓度瓦斯浓缩成高浓度瓦斯，作为民用燃料和化工原料等。

3、掺混燃烧：将煤矿低浓度、超低浓度瓦斯作为工业锅炉的辅助燃料与煤炭掺混燃烧，进行发电或其他热能利用。

4、瓦斯氧化利用：将抽排的低浓度、超低浓度瓦斯，与煤矿乏风瓦斯混合后，进行氧化反应，利用氧化反应产生的热能进行发电、制冷和制热，进行热量的阶梯利用。

针对瓦斯氧化利用，煤矿乏风瓦斯浓度一般小于1%，目前有蓄热氧化和回热氧化等技术。蓄热氧化装置在一个工作周期之后，要对气体的流向进行换向，如CN201110276483.4公开的一种可回收热能的通风瓦斯氧化系统，CN201410099396.X 公开的一种煤矿乏风氧化系统。据统计，蓄热氧化装置的安全事故，几乎全部和流向切换故障有关。由于频繁、快速流向切换，在切换过程中流量有波动，浓度掺混装置来不及调节从而浓度也会波动；流向切换故障极易导致浓度调节失控。

而且蓄热氧化装置要求经过瓦斯混配器之后的瓦斯气中甲烷体积浓度数低于1.2%（煤炭工程，第51卷第3期，瓦斯蓄热氧化低浓度瓦斯安全混配工艺设计），瓦斯氧化利用效率较低。

而关于回热氧化技术，CN202096885U公开了一种多级回热型低浓度瓦斯热逆流催化氧化装置，用于低浓度瓦斯烟气的净化及其反应热的利用，包括一个瓦斯催化氧化反应器，瓦斯催化氧化反应器的进气管通过一个回热器与低浓度瓦斯烟气排放管道连接,在回热器的进气管上连接有一个过滤器；瓦斯催化氧化反应器的排气管上依次串连高温烟气换热器和低温烟气换热器后，又通过所述回热器与净化烟气排放管连接，回热器的排气管上连接有接力风机；所述高温烟气换热器和低温烟气换热器上设有进水管和出水管，其出水管分别与高温热水供应管和低温热水供应管联通。该专利中，进气先经回热器预热后再送入反应器，可减缓反应器入口段温度衰减，从而延长反应器的气流换向周期，减少电动阀动作次数，这样不仅可以提高电磁阀的使用寿命，而且使得反应器内气流更稳定。但是上述专利仍需要通过反应器的气流进行换向减缓反应器入口段温度衰减，从而实现低浓度瓦斯的催化氧化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对浓度低于30%的煤矿瓦斯回热氧化方法，可将瓦斯氧化浓度上限由1.2%提高至3%，极大地提高瓦斯氧化利用效率，而且无需对回热氧化装置中的气流换向，而是通过调节回热氧化装置中瓦斯的流速，实现回热氧化装置中超低浓度瓦斯的回热氧化。

为实现上述目的，本发明提供一种煤矿瓦斯回热氧化方法，将浓度低于30%的煤矿瓦斯调节至1.2%～3%的超低浓度送入回热氧化装置，按照下述公式调节回热氧化装置中瓦斯的流速，实现超低浓度瓦斯的回热氧化，

V ≤ 0.1466 e^35.7D·e^0.00162T