專利名稱：具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供ー種具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器，屬于超低濃度甲烷氧化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦瓦斯的主要成分為甲烷，是ー種可以利用的氣體能源。但為了提高煤礦生產(chǎn)的安全性，通常采用大量通風(fēng)將瓦斯稀釋后直接將其排放到大氣之中。這種煤礦乏風(fēng)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污染和溫室效應(yīng)以100年計的甲烷溫室效應(yīng)是ニ氧化碳的21倍，甲烷占全球氣候變暖份額 的17%，僅次于ニ氧化碳。目前，我國煤礦每年向大氣排放的甲烷量高達(dá)200億Nm3，其中，乏風(fēng)瓦斯占150多億Nm3。煤礦乏風(fēng)排放量巨大，乏風(fēng)瓦斯?jié)舛群艿?，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采用熱逆流氧化技術(shù)(Thermal Flow ReversalReactor,簡稱TFRR)和催化逆流氧化技術(shù)(Catalytic Flow Reversal,簡稱CFRR),采用TFRR技術(shù)處理煤礦乏風(fēng)瓦斯已經(jīng)在國內(nèi)外成功的進(jìn)行了商業(yè)應(yīng)用，而CFRR技術(shù)尚未有在煤礦現(xiàn)場處理乏風(fēng)瓦斯示范運行的報道。但是從實際應(yīng)用的角度考慮，采用TFRR技術(shù)處理煤礦乏風(fēng)瓦斯存在著占地相對較大、氧化床內(nèi)蜂窩陶瓷在長期使用后會發(fā)生破碎堵塞、阻カ損失很大、自動控制程度要求較高、操作技術(shù)要求很高等主要問題。山東理工大學(xué)在申報的專利(201110089144. 5)中公開了ー種“煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器”，乏風(fēng)進(jìn)入預(yù)熱器被加熱升溫，在催化氧化床層內(nèi)氧化成ニ氧化碳和水，氧化后的熱氣體經(jīng)預(yù)熱器降溫后排入大氣，該氧化器有效的克服了逆流氧化技術(shù)的問題。但是，由于乏風(fēng)氧化后的熱氣體僅通過預(yù)熱器進(jìn)行熱量回收，熱量回收效率較低，排煙熱損失高，有待于進(jìn)一歩改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供ー種能克服或避免上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點或不足、功耗低、可靠性高、加熱起動快、熱量回收效率高的具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器。其技術(shù)方案為ー種具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器，包括乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)、反應(yīng)室、預(yù)熱器、熱風(fēng)連接管和熱風(fēng)擴張管；其中乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機、第一乏風(fēng)輸送管路、第二乏風(fēng)輸送管路，其中第一乏風(fēng)輸送管路的輸出端經(jīng)送風(fēng)機連通第二乏風(fēng)輸送管路；反應(yīng)室由設(shè)有第二保溫層的反應(yīng)室殼體圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲和催化劑陶瓷層；預(yù)熱器采用間壁式氣-氣換熱器，預(yù)熱器與預(yù)熱器殼體之間有第一保溫層，其中預(yù)熱器的乏風(fēng)入口與第二乏風(fēng)輸送管路連通，預(yù)熱器的乏風(fēng)出口依次通過熱風(fēng)連接管、熱風(fēng)擴張管與反應(yīng)室的入口連通，預(yù)熱器的煙氣入口通過設(shè)有第三保溫層的過渡管與反應(yīng)室的出ロ連通，預(yù)熱器的煙氣出ロ依次通過煙氣收縮管、煙氣出ロ管與外界大氣相連通；
其特征在于增設(shè)了兩套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，每ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)均包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機和再循環(huán)閥門的循環(huán)管道，其中一套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道的兩端分別與過渡管和熱風(fēng)連接管連通，另ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道的兩端分別與第二乏風(fēng)輸送管路和煙氣出ロ管連通。本發(fā)明的主要優(yōu)點和有益效果是I、在氧化器運行時，連接于過渡管和熱風(fēng)連接管之間的熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將氧化后的部分乏風(fēng)煙氣直接送入熱風(fēng)連接管，連接于第二乏風(fēng)輸送管路和煙氣出口管之間的熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將排入大氣的部分煙氣送入乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)了熱風(fēng)在氧化器內(nèi)部的再循環(huán)，該部分熱量的回收率為100%，減少了氧化器的排煙熱損失，有效的提高了氧化器的熱量回收效率，有利于裝置的穩(wěn)定運行。2、在氧化器加熱起動吋，連接于第二乏風(fēng)輸送管路和煙氣出口管之間的熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將排入大氣的熱風(fēng)送入乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，使進(jìn)入預(yù)熱器的乏風(fēng)溫度升高，有 利于預(yù)熱器出口乏風(fēng)溫度的升高；連接于過渡管和熱風(fēng)連接管之間的熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將氧化后的熱風(fēng)直接送入熱風(fēng)連接管，實現(xiàn)對預(yù)熱乏風(fēng)的加熱，有效的提高了經(jīng)過電加熱絲前的預(yù)熱乏風(fēng)溫度，使催化劑陶瓷層溫度升高率増加，氧化器加熱起動加快，加熱起動功耗小。


圖I是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.送風(fēng)機2.第一乏風(fēng)輸送管路3.第二乏風(fēng)輸送管路4.預(yù)熱器殼體5.第一保溫層6.熱風(fēng)連接管7.循環(huán)管道8.再循環(huán)風(fēng)機9.再循環(huán)閥門10.熱風(fēng)擴張管11.電加熱絲12.反應(yīng)室殼體13.第二保溫層14.催化劑陶瓷層15.第三保溫層16.過渡管17.預(yù)熱器18.煙氣收縮管19.煙氣出口管
具體實施例方式在圖I所示的實施例中乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機I、第一乏風(fēng)輸送管路2、第二乏風(fēng)輸送管路3，其中第一乏風(fēng)輸送管路2的輸出端經(jīng)送風(fēng)機I連通第二乏風(fēng)輸送管路3 ;反應(yīng)室由設(shè)有第二保溫層13的反應(yīng)室殼體12圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲11和催化劑陶瓷層14 ;預(yù)熱器17采用間壁式氣-氣換熱器，預(yù)熱器17與預(yù)熱器殼體4之間有第一保溫層5，其中預(yù)熱器17的乏風(fēng)入口與第二乏風(fēng)輸送管路3連通，預(yù)熱器17的乏風(fēng)出ロ依次通過熱風(fēng)連接管6、熱風(fēng)擴張管10與反應(yīng)室的入口連通，預(yù)熱器17的煙氣入口通過設(shè)有第三保溫層15的過渡管16與反應(yīng)室的出ロ連通，預(yù)熱器17的煙氣出ロ依次通過煙氣收縮管18、煙氣出ロ管19與外界大氣相連通；增設(shè)了兩套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，每ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)均包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機8和再循環(huán)閥門9的循環(huán)管道7，其中一套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道7的兩端分別與過渡管16和熱風(fēng)連接管6連通，另ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道7的兩端分別與第二乏風(fēng)輸送管路3和煙氣出ロ管19連通。
權(quán)利要求
1.ー種具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器，包括乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)、反應(yīng)室、預(yù)熱器(17)、熱風(fēng)連接管(6)和熱風(fēng)擴張管(10);其中乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機(I)、第一乏風(fēng)輸送管路(2)、第二乏風(fēng)輸送管路(3)，其中第一乏風(fēng)輸送管路(2)的輸出端經(jīng)送風(fēng)機(I)連通第二乏風(fēng)輸送管路(3)；反應(yīng)室由設(shè)有第二保溫層(13)的反應(yīng)室殼體(12)圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動方向依次布置著電加熱絲(11)和催化劑陶瓷層(14);預(yù)熱器(17)采用間壁式氣-氣換熱器，預(yù)熱器(17)與預(yù)熱器殼體(4)之間有第一保溫層(5)，其中預(yù)熱器(17)的乏風(fēng)入口與第二乏風(fēng)輸送管路(3)連通，預(yù)熱器(17)的乏風(fēng)出口依次通過熱風(fēng)連接管(6)、熱風(fēng)擴張管(10)與反應(yīng)室的入口連通，預(yù)熱器(17)的煙氣入口通過設(shè)有第三保溫層(15)的過渡管(16)與反應(yīng)室的出口連通，預(yù)熱器(17)的煙氣出口依次通過煙氣收縮管(18)、煙氣出口管(19)與外界大氣相連通；其特征在于增設(shè)了兩套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，每ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)均包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機(8)和再循環(huán)閥門(9)的循環(huán)管道(7)，其中一套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道(7)的兩端分別與過渡管(16)和熱風(fēng)連接管(6)連通，另ー套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)中的循環(huán)管道(7 )的兩端分別與第二乏風(fēng)輸送管路(3 )和煙氣出口管(19 )連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有兩級熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器，包括乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)、預(yù)熱器、反應(yīng)室、熱風(fēng)連接管和熱風(fēng)擴張管，其中乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)與預(yù)熱器乏風(fēng)入口連通，預(yù)熱器乏風(fēng)出口通過熱風(fēng)連接管與反應(yīng)室的入口連通，預(yù)熱器煙氣入口通過過渡管與反應(yīng)室的出口連通，預(yù)熱器煙氣出口與外界大氣相連通，反應(yīng)室內(nèi)布置著電加熱絲和催化劑陶瓷層，其特征在于增設(shè)了兩套熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，均包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機和再循環(huán)閥門的循環(huán)管道，其中一個循環(huán)管道的兩端分別與過渡管和熱風(fēng)連接管連通，另一個循環(huán)管道的兩端分別與第二乏風(fēng)輸送管路和煙氣出口管連通。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、功耗低、運行簡單、可靠性高、加熱起動快、熱量回收效率高等優(yōu)點。
文檔編號B01D53/86GK102773047SQ201210281910
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月5日
發(fā)明者劉永啟, 劉瑞祥, 孟建, 毛明明, 鄭斌 申請人:山東理工大學(xué)