科创中国

技术领域

[0001] 本发明涉及一种瓦斯近零排放供能系统，特别是一种矿区分布式煤矿瓦斯近零排放多联产供能系统。

背景技术

[0002] 瓦斯是煤的伴生产物，是一种宝贵的不可再生的能源。对于煤矿的安全生产来讲，瓦斯的存在也是煤矿事故频发的灾害之源，同时随着煤炭开采深度的增加，煤层瓦斯含量将显著增大，实现煤与瓦斯的共采是深部煤炭及瓦斯资源开采的必然途径。同时，从煤矿瓦斯的排放而言，通风瓦斯的排放约占煤矿瓦斯排放总量的70%。由于通风瓦斯的浓度低(1%、流量波动大，常规的利用技术难以有效的利用。因此，如何实现煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯合理、有效的资源化综合利用，对于提升煤矿安全高效的生产水平、减少温室气体排放具有十分重要意义。

[0003] 分布式能源系统是一种新型的能源系统，与常规能源系统相比，具有安全可靠、能源转换效率高、环境友好等优点，因此分布式能源系统的应用前景最为明朗，最具实用性和发展活力。实现煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯合理、有效的资源化综合利用，特别是在煤矿区基于抽采瓦斯与通风瓦斯为资源而构建分布式多联产的零排放供能系统，则显得至关重要。

[0004] 然而，截至目前尚无专门针对煤矿区抽采瓦斯与通风瓦斯的排放特点而构建的矿区分布式的煤矿瓦斯热电冷多联产的零排放供能系统。

发明内容

[0005] 技术问题:本发明的目的是要提供一种安全高效的矿区分布式煤矿瓦斯近零排放多联产供能系统。

[0006] 技术方案:本发明的目的是这样实现的:近零排放多联产供能系统包括:瓦斯抽采泵站、瓦斯浓度控制器、储气罐、水封阻火器、丝网过滤器、第一管道阻火器、湿式放散阀、旋风脱水器、第二管道阻火器、比例混合器、燃气动力机、第一发电机、矿井主通风机、瓦斯混合器、通风瓦斯氧化装置、余热锅炉、蒸汽混合器、蒸汽动力机、第二发电机、冷凝器、储水箱、给水加压泵、余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组和燃气型双效溴化锂吸收式冷热水机组；

[0007] 所述的瓦斯抽采泵站与瓦斯浓度控制器连接；瓦斯浓度控制器的出口分为两路，一路与储气罐相连，另一路与瓦斯混合器相连；所述的储气罐的出口依次连接水封阻火器、丝网过滤器、第一管道阻火器、湿式放散阀和旋风脱水器；所述的旋风脱水器的出口分为两路，一路依次连接第二管道阻火器、比例混合器、燃气动力机、余热锅炉、余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组，另一路连接燃气型双效溴化锂吸收式冷热水机组；燃气动力机的输出端与第一发电机连接；所述的矿井主通风机与瓦斯混合器、通风瓦斯氧化装置依次相连；所述的储水箱的出口与给水加压泵相连，给水加压泵的出口分为两路，一路与通风瓦斯氧化装置的水路入口相连，另一路与余热锅炉的水路入口相连；所述的通风瓦斯氧化装置的蒸汽出口、余热锅炉的蒸汽出口均与蒸汽混合器的入口相连；所述蒸汽混合器的出口依次连接蒸汽动力机、冷凝器及储水箱；蒸汽动力机的输出与第二发电机连接；系统的给水分别与储水箱的入口、余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组的给水入口、燃气型双效溴化锂吸收式冷热水机组的给水入口并行连接；所述余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组冷热水出口、燃气型双效溴化锂吸收式冷热水机组冷热水出口汇总与总冷热水管路相连。

[0008] 所述的水封阻火器、丝网过滤器、第一管道阻火器、湿式放散阀的管路段，在该管路段安装有与其完全相同的并联分支管路。

[0009] 所述的燃气动力机为微型燃气轮机或为内燃式燃气机；所述的蒸汽动力机为蒸汽轮机或蒸汽式螺杆膨胀机。

[0010] 有益效果，由于采用了上述方案，煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯在瓦斯浓度控制器与瓦斯混合器的调节下，实现了不同浓度瓦斯的梯级利用；煤矿抽采瓦斯经过水封阻火器、丝网过滤器、第一管道阻火器、湿式放散阀的多重保护，极大的提高了瓦斯输送系统的安全性；抽采瓦斯首先在燃气动力机内做功，燃烧产生的高温烟气再依次进入余热锅炉、余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组进行能量交换，实现了能量的梯级利用，提高了能源系统的利用效率。

[0011] 煤矿抽采高浓度瓦斯> 8%首先在燃气动力机做功，高温烟气先后在余热锅炉、余热型双效溴化锂吸收式冷热水机组中实现能量交换，由燃气动力机、蒸汽动力机驱动发电机进行发电。通风瓦斯< 1%及浓度小于8%的抽采瓦斯经瓦斯混合器混合后在通风瓦斯氧化装置内进行氧化，产生蒸汽并由蒸汽动力机驱动发电机进行发电。

[0012] 优点:该矿区分布式煤矿瓦斯近零排放多联产供能系统，针对煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯的特点，适用于包括抽采瓦斯、通风瓦斯在内的所有浓度范围内的煤矿瓦斯气体。可满足在煤矿区构建分布式抽采瓦斯与通风瓦斯综合利用的热电冷多联产能源系统的安全可靠要求，同时实现了不同浓度瓦斯的梯级利用与不同品质热量的梯级利用，具有较高的能源利用效率。本发明的煤矿瓦斯近零排放能源系统特别适用于煤矿瓦斯的资源化综合利用和矿区分布式能源系统的构建，在减少温室气体瓦斯甲烷排放的同时获取煤矿瓦斯的清洁能源转换，实现煤矿瓦斯的清洁生产利用及煤矿区的循环经济发展。