煤礦乏風回熱催化氧化裝置的製作方法

2023-04-28 11:15:16 3

專利名稱：煤礦乏風回熱催化氧化裝置的製作方法
技術領域：
本發明提供一種煤礦乏風回熱催化氧化裝置，屬於超低濃度甲烷氧化技術領域。
背景技術：
煤礦瓦斯的主要成分為甲烷，是一種可以利用的氣體能源。但為了提高煤礦生產的安全性，通常採用大量通風將瓦斯稀釋後直接將其排放到大氣之中。這種煤礦乏風瓦斯的直接排放一方面造成了有限的不可再生資源的巨大浪費，另一方面也加劇了大氣汙染和溫室效應以100年計的甲烷溫室效應是二氧化碳的21倍，甲烷佔全球氣候變暖份額
的17%，僅次於二氧化碳。目前，我國煤礦每年向大氣排放的甲烷量高達200億Nm3，其中，乏風瓦斯佔150多億Nm3。煤礦乏風排放量巨大，乏風瓦斯濃度很低，這兩個因素是制約其利用的主要難題，目前有效的利用方法是採用熱逆流氧化技術(Thermal Flow ReversalReactor,簡稱TFRR)和催化逆流氧化技術(Catalytic Flow Reversal,簡稱CFRR),採用TFRR技術處理煤礦乏風瓦斯已經在國內外成功的進行了商業應用，而CFRR技術尚未有在煤礦現場處理乏風瓦斯示範運行的報導。但是從實際應用的角度考慮，採用TFRR技術處理煤礦乏風瓦斯存在著佔地相對較大、氧化床內蜂窩陶瓷在長期使用後會發生破碎堵塞、阻力損失很大、自動控制程度要求較高、操作技術要求很高等主要問題。山東理工大學在申報的專利(201110089144. 5)中公開了一種「煤礦乏風預熱催化氧化器」，乏風進入預熱器被加熱升溫，在催化氧化床層內氧化成二氧化碳和水，氧化後的熱氣體經預熱器降溫後排入大氣，該氧化器有效的克服了逆流氧化技術的問題。但是，由於乏風氧化後的熱氣體通過預熱器進行熱量回收，熱量回收效率受預熱器的限制，其效率有限，同時預熱器增加了整個氧化裝置的成本和佔地面積，其有待於進一步改善。

發明內容
本發明目的是提供一種能克服或避免上述現有技術中存在的缺點或不足、熱量回收效率高、功耗低、成本低、佔地面積小的煤礦乏風回熱催化氧化裝置。其技術方案為一種煤礦乏風回熱催化氧化裝置，包括乏風進氣系統、反應室、乏風排氣系統和回熱系統，反應室由設有保溫層的反應室殼體圍成，反應室內沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲和催化劑陶瓷層，其特徵在於乏風進氣系統包括乏風輸送管、送風機、乏風入口管和擴張管，其中乏風輸送管的輸出端依次經送風機、乏風入口管、擴張管與反應室入口相連通；乏風排氣系統包括收縮管和乏風出口管，其中收縮管的一端與反應室出口連通，另一端經乏風出口管與大氣相連通；回熱系統包括回熱入口管、回熱風機和設有回熱閥門的回熱連接管，其中回熱入口管的一端與乏風出口管相連通，另一端依次經回熱風機、回熱連接管與乏風入口管相連通。本發明的主要優點和有益效果是I、回熱系統可以將氧化後的乏風排氣直接送入乏風進氣系統，通過與煤礦乏風進氣的混合實現將其加熱到反應溫度，然後進入反應室進行催化氧化反應，經過回熱系統的乏風排氣的熱量回收效率為100%，使氧化裝置的熱量回收效率較高。2、回熱系統設有回熱閥門，可以根據煤礦乏風進氣狀態(進氣溫度、甲烷濃度等)的變化，隨時調整回熱風量，有利於裝置的穩定運行。3、利用回熱系統實現排氣熱量的回收利用，大大減少了整個裝置的體積和佔地面積，同時因不受預熱器的限制，排氣的熱量回收效率高。


圖I是本發明實施例的結構示意圖。圖中1.乏風輸送管 2.送風機 3.乏風入口管 4.擴張管 5.電加熱絲6.反應室殼體7.保溫層8.催化劑陶瓷層9.收縮管10.乏風出口管11.回熱入口管12.回熱風機13.回熱連接管14.回熱閥門
具體實施例方式在圖I所示的實施例中反應室由設有保溫層7的反應室殼體6圍成，反應室內沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲5和催化劑陶瓷層8，乏風進氣系統包括乏風輸送管
I、送風機2、乏風入口管3和擴張管4，其中乏風輸送管I的輸出端依次經送風機2、乏風入口管3、擴張管4與反應室入口相連通；乏風排氣系統包括收縮管9和乏風出口管10，其中收縮管9的一端與反應室出口連通，另一端經乏風出口管10與大氣相連通；回熱系統包括回熱入口管11、回熱風機12和設有回熱閥門14的回熱連接管13，其中回熱入口管11的一端與乏風出口管10相連通，另一端依次經回熱風機12、回熱連接管13與乏風入口管3相連通。
權利要求
1. 一種煤礦乏風回熱催化氧化裝置，包括乏風進氣系統、反應室、乏風排氣系統和回熱系統，反應室由設有保溫層(7)的反應室殼體(6)圍成，反應室內沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲(5)和催化劑陶瓷層(8)，其特徵在於乏風進氣系統包括乏風輸送管(I)、送風機(2)、乏風入口管(3)和擴張管(4)，其中乏風輸送管(I)的輸出端依次經送風機(2)、乏風入口管(3)、擴張管(4)與反應室入口相連通；乏風排氣系統包括收縮管(9)和乏風出口管(10)，其中收縮管(9)的一端與反應室出口連通，另一端經乏風出口管(10)與大氣相連通；回熱系統包括回熱入口管(11)、回熱風機(12)和設有回熱閥門(14)的回熱連接管(13)，其中回熱入口管(11)的一端與乏風出口管(10)相連通，另一端依次經回熱風機(12)、回熱連接管(13)與乏風入口管(3)相連通。
全文摘要
本發明涉及一種煤礦乏風回熱催化氧化裝置，包括乏風進氣系統、反應室、乏風排氣系統和回熱系統，反應室內沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲和催化劑陶瓷層，其特徵在於乏風進氣系統包括乏風輸送管、送風機、乏風入口管和擴張管，其中乏風輸送管的輸出端依次經送風機、乏風入口管、擴張管與反應室入口相連通；乏風排氣系統包括收縮管和乏風出口管，反應室出口依次經收縮管、乏風出口管與大氣相連通；回熱系統包括回熱入口管、回熱風機和設有回熱閥門的回熱連接管，其中回熱入口管的一端與乏風出口管相連通，另一端依次經回熱風機、回熱連接管與乏風入口管相連通。本發明具有結構緊湊、熱量回收效率高、運行簡單、佔地面積小等優點。
文檔編號B01D53/72GK102773012SQ201210282289
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月5日 優先權日2012年8月5日
發明者劉永啟, 劉瑞祥, 孟建, 毛明明, 鄭斌 申請人:山東理工大學