煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯无焰氧化炉RTO与发电设备
一、“双碳”背景
在全球应对气候变化与推动绿色低碳转型的背景下,中国将煤层气(煤矿瓦斯)开发利用作为实现碳达峰与碳中和目标的重要抓手,构建了以《甲烷排放控制行动方案》为核心的政策体系,形成多维度治理路径。能源领域甲烷排放占全国总量46%,其中煤炭行业占比超35%,成为政策核心关注对象。
除上述方案外,《温室气体自愿减排项目方法学》****将低浓度瓦斯(甲烷体积浓度<8%)和风排瓦斯(<0.75%)利用纳入CCER机制,通过碳市场收益激励企业减排。
二、项目概况
某煤矿低浓度瓦斯的抽采流量约24,000Nm3/h,浓度约5.0%Vol.,多年来低浓度瓦斯的抽采流量和浓度均比较稳定。我司通过温室气体自愿减排项目方法学(甲烷体积浓度低于8%的煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用(CCER—10—001—V01)),采用无焰氧化技术实现了甲烷减排和废热发电,且将甲烷减排纳入了CCER机制,让客户获取了碳减排收益并产生了良好的环境效应。
三、技术路线
使用风排(乏风)瓦斯或空气将抽采瓦斯的浓度稀释到1.0%~1.2%范围内,通过风机将含瓦斯气体输送到无焰氧化装置(ERTO)进行处理。甲烷在被氧化的过程中会产生大量的热,布置在无焰氧化装置相应温度区域(400~700℃)的换热管把废热部分利用起来加热水,达到目标温度后再经过汽包变成过热蒸汽(P:3.43MPa,T:435℃),再用过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。
四、系统构成
本系统主要由无焰氧化装置(ERTO)、蒸汽发生器及发电系统三部分构成。
1、无焰氧化装置(ERTO)
无焰氧化装置(ERTO)的主要目的是破坏甲烷(CH4),其破坏去除效率 (DRE)是通过比较甲烷(CH4)的入口浓度与出口浓度来确定的。ERTO由钢制壳体、蓄热陶瓷床、位于陶瓷床上下的气流分配室、位于陶瓷床中心的电加热元件和在钢制腔体一侧的提升阀组成。当进入到ERTO的可燃物浓度较高时,可以在电加热元件上下的高温蓄热体中布置换热管将余热利用起来。一部分换热管用来加热水,另一部分用来加热水蒸汽。
工作原理:
可燃气经过预热后进入到高温区域,可燃气在高温区域被氧化并放热,然后再经过放热后排出。
工作流程:
当气体通过流路切换阀(提升阀)进入ERTO炉内的上部气流分布室后形成较好的流场后再进入到上部蓄热体,气体被预热到目标温度后进入到中部蓄热体(无焰氧化区域),气体中的可燃气(甲烷)在此被氧化并释放大量的热,然后高温烟气经过下部蓄热体,高温烟气被陶瓷吸收吸热降温后再经过下部气流分布室排出ERTO炉外;下一周期,气体通过流路切换阀(提升阀)进入ERTO炉内的下部气流分布室,其他流程和上一周期正好相反,如此周而复始。
性能参数:
处理容量:2台60,000 Nm3/h(单个模块)
热交换效率:95.0% - 98.0%
自维持浓度:1.6~2.0 g/Nm3(以甲烷计)
破坏去除效率 (DRE):98.0% - 99.5%
整体热效率:75%~80.0%
2、蒸汽发生器:
蒸汽发生器是一种将水加热转化为蒸汽的热能转换设备。其核心原理是通过燃料的热能传递,使水吸热蒸发,形成高温高压蒸汽。
性能参数
- 热效率可达99.0%以上,显著降低能耗。
- 蒸汽压力:3.82MPa,温度:450℃。
3、汽轮机发电系统
汽轮机发电系统主要由蒸汽轮机和发电机两部分构成,蒸汽轮机是将蒸汽热能转化为机械能的旋转动力装置。高温高压蒸汽首先通过静叶栅(喷嘴)膨胀加速,形成超音速射流冲击动叶栅,在冲动式设计中实现压力能向动能的转换,转子通过联轴器与发电机轴连接,将旋转机械能传递至发电机,遵循电磁感应原理发电。
性能参数
汽轮机额定功率 2500kW/h
主汽门前蒸汽压力 3.43MPa(g)
主汽门前蒸汽温度 435℃
汽轮机额定进汽量 11t/h
工作转速 6500/3000 r/min
四、投资收益分析
抽采瓦斯(100%纯度甲烷)年排放量计算公式如下:
24,000Nm3/h*5.0%Vol.*24h/d*360d/y/10000=1036.80万方/年
氧化装置二氧化碳减排当量公式如下:
1036.80万Nm3/a*7.1t/万Nm3*28(tCO2)/10000=20.61万吨(tCO2)。
扣除二氧化碳综合排放当量后,实际减排量为:
20.61万吨(tCO2)-1.16万吨(tCO2)=19.45万吨(tCO2)
CCER碳交易金额按每吨100元计算,年收益为:
19.45万吨(tCO2)/年*100元/吨=1945万元/年。
初始投入费用如下:
免责声明:以上信息由企业自行提供,信息内容的真实性、准确性和合法性由相关企业负责,北极星环保设备网提醒您订购产品或服务时,谨慎核实供应商资质及产品质量等信息。如发现侵权行为或任何疑问,请第一时间与环保设备网工作人员取得联系。