具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，包括乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)、乏風(fēng)排氣系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)和反應(yīng)室，乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)與反應(yīng)室入口相連通，乏風(fēng)排氣系統(tǒng)與反應(yīng)室出口連通；回?zé)嵯到y(tǒng)的一端與乏風(fēng)出口管連通，另一端與乏風(fēng)入口管連通；反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動(dòng)方向依次布置著電加熱絲和組合式氧化床，其特征在于：組合式氧化床由多個(gè)催化氧化層組成，催化氧化層均由蜂窩型催化劑填充而成，靠近電加熱絲的催化氧化層采用活性組分負(fù)載量高、比表面積大、孔密度高的催化劑，其它催化氧化層采用的催化劑沿氣流方向其活性組分負(fù)載量、比表面積和孔密度均臺階式降低。本發(fā)明具有起燃溫度低、氧化效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，屬于超低濃度甲烷氧化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]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(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(fèi)，另一方面也加劇了大氣污染和溫室效應(yīng):以100年計(jì)的甲烷溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，甲烷占全球氣候變暖份額的17%，僅次于二氧化碳。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(gè)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(yùn)行的報(bào)道。但是從實(shí)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(huì)發(fā)生破碎堵塞、阻力損失很大、自動(dòng)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(bào)的專利(201210282289.1)中公開了一種“煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置”，利用氧化后的乏風(fēng)熱氣直接加熱乏風(fēng)進(jìn)氣，加熱后的乏風(fēng)在催化劑陶瓷層內(nèi)氧化成二氧化碳和水，氧化后的乏風(fēng)熱氣一部分用于加熱乏風(fēng)進(jìn)氣，另一部分排入大氣，該氧化裝置有效的克服了逆流氧化技術(shù)的問題。但是，該氧化裝置的催化劑陶瓷層僅由單一的催化劑填充而成，其存在起燃溫度高、氧化效率低、運(yùn)行穩(wěn)定性差等問題，有待進(jìn)一步完善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種能克服或避免上述缺陷、起燃溫度低、氧化效率高、運(yùn)行穩(wěn)定性好的具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置。其技術(shù)方案為:
[0004]一種具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，包括乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)、乏風(fēng)排氣系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)和反應(yīng)室，乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)包括乏風(fēng)輸送管、送風(fēng)機(jī)、乏風(fēng)入口管和擴(kuò)張管，其中乏風(fēng)輸送管的輸出端依次經(jīng)送風(fēng)機(jī)、乏風(fēng)入口管、擴(kuò)張管與反應(yīng)室入口相連通；乏風(fēng)排氣系統(tǒng)包括收縮管和乏風(fēng)出口管，其中收縮管的一端與反應(yīng)室出口連通，另一端經(jīng)乏風(fēng)出口管與大氣相連通；回?zé)嵯到y(tǒng)包括回?zé)崛肟诠?、回?zé)犸L(fēng)機(jī)和設(shè)有回?zé)衢y門的回?zé)徇B接管，其中回?zé)崛肟诠艿囊欢伺c乏風(fēng)出口管相連通，另一端依次經(jīng)回?zé)犸L(fēng)機(jī)、回?zé)徇B接管與乏風(fēng)入口管相連通；反應(yīng)室由設(shè)有保溫層的反應(yīng)室殼體圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動(dòng)方向依次布置著電加熱絲和組合式氧化床，其特征在于:組合式氧化床沿氣體流動(dòng)方向由多個(gè)催化氧化層組成，每個(gè)催化氧化層均由蜂窩型催化劑填充而成，且靠近電加熱絲的催化氧化層采用活性組分負(fù)載量高、比表面積大、孔密度高的催化劑填充而成，其它催化氧化層采用的催化劑沿氣流方向其活性組分負(fù)載量、比表面積和孔密度均臺階式降低。
[0005]所述的具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，催化氧化層包括3?5個(gè)。
[0006]所述的具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，相鄰催化氧化層填充的催化劑的活性組分負(fù)載量相差50?150g/m3，比表面積相差300?800m2/m3，孔密度相差100 ?200 目。
[0007]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
[0008]1、靠近電加熱絲的催化氧化層采用了活性組分負(fù)載量高、比表面積大、孔密度高的蜂窩型催化劑，由于活性組分負(fù)載量高，使其反應(yīng)活化中心數(shù)量增加，提高了甲烷氧化率，降低了煤礦乏風(fēng)的起燃溫度，既減少了裝置的起動(dòng)時(shí)間和所需能量，又實(shí)現(xiàn)了裝置的低溫度穩(wěn)定運(yùn)行，提高了裝置運(yùn)行安全穩(wěn)定性。
[0009]2、因乏風(fēng)中的甲烷氧化放熱，催化氧化層內(nèi)的氣體流速逐漸升高，沿氣流方向各催化氧化層的孔密度臺階式降低，流通能力增強(qiáng)，有效的降低了氣體流動(dòng)阻力。
[0010]3、因乏風(fēng)中的甲烷氧化放熱，煤礦乏風(fēng)流過靠近電加熱絲的催化氧化層后溫度上升，后續(xù)流過的催化氧化層其催化劑僅需較低的活性組分負(fù)載量即可保證甲烷的完全氧化，從而有效降低了催化氧化層的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、乏風(fēng)輸送管2、送風(fēng)機(jī)3、乏風(fēng)入口管4、擴(kuò)張管5、電加熱絲6、反應(yīng)室殼體7、保溫層8、催化氧化層9、收縮管10、乏風(fēng)出口管11、回?zé)崛肟诠?2、回?zé)犸L(fēng)機(jī)13、回?zé)徇B接管14、回?zé)衢y門
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。在圖1所示的實(shí)施例中:乏風(fēng)輸送管I的輸出端依次經(jīng)送風(fēng)機(jī)2、乏風(fēng)入口管3、擴(kuò)張管4與反應(yīng)室入口相連通；乏風(fēng)排氣系統(tǒng)包括收縮管9和乏風(fēng)出口管10，其中收縮管9的一端與反應(yīng)室出口連通，另一端經(jīng)乏風(fēng)出口管10與大氣相連通；回?zé)嵯到y(tǒng)包括回?zé)崛肟诠?1、回?zé)犸L(fēng)機(jī)12和設(shè)有回?zé)衢y門14的回?zé)徇B接管13，其中回?zé)崛肟诠?1的一端與乏風(fēng)出口管10相連通，另一端依次經(jīng)回?zé)犸L(fēng)機(jī)12、回?zé)徇B接管13與乏風(fēng)入口管3相連通；反應(yīng)室由設(shè)有保溫層7的反應(yīng)室殼體6圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動(dòng)方向依次布置著電加熱絲5和組合式氧化床。組合式氧化床沿氣體流動(dòng)方向由3個(gè)催化氧化層8組成，每個(gè)催化氧化層8均由蜂窩型催化劑填充而成，且靠近電加熱絲5的催化氧化層8采用活性組分負(fù)載量高、比表面積大、孔密度高的催化劑填充而成，其它催化氧化層8采用的催化劑沿氣流方向其活性組分負(fù)載量、比表面積和孔密度均臺階式降低。相鄰催化氧化層8填充的催化劑的活性組分負(fù)載量相差100g/m3，比表面積相差500m2/m3，孔密度相差150目。
【權(quán)利要求】
1.一種具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，包括乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)、乏風(fēng)排氣系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)和反應(yīng)室，乏風(fēng)進(jìn)氣系統(tǒng)包括乏風(fēng)輸送管(I)、送風(fēng)機(jī)(2)、乏風(fēng)入口管(3)和擴(kuò)張管(4)，其中乏風(fēng)輸送管(I)的輸出端依次經(jīng)送風(fēng)機(jī)(2)、乏風(fēng)入口管(3)、擴(kuò)張管(4)與反應(yīng)室入口相連通；乏風(fēng)排氣系統(tǒng)包括收縮管(9)和乏風(fēng)出口管(10)，其中收縮管(9)的一端與反應(yīng)室出口連通，另一端經(jīng)乏風(fēng)出口管(10)與大氣相連通；回?zé)嵯到y(tǒng)包括回?zé)崛肟诠?11)、回?zé)犸L(fēng)機(jī)(12)和設(shè)有回?zé)衢y門(14)的回?zé)徇B接管(13)，其中回?zé)崛肟诠?11)的一端與乏風(fēng)出口管(10)相連通，另一端依次經(jīng)回?zé)犸L(fēng)機(jī)(12)、回?zé)徇B接管(13)與乏風(fēng)入口管(3)相連通；反應(yīng)室由設(shè)有保溫層(7)的反應(yīng)室殼體(6)圍成，反應(yīng)室內(nèi)沿著氣體流動(dòng)方向依次布置著電加熱絲(5)和組合式氧化床，其特征在于:組合式氧化床沿氣體流動(dòng)方向由多個(gè)催化氧化層(8 )組成，每個(gè)催化氧化層(8 )均由蜂窩型催化劑填充而成，且靠近電加熱絲(5)的催化氧化層(8)采用活性組分負(fù)載量高、比表面積大、孔密度高的催化劑填充而成，其它催化氧化層(8)采用的催化劑沿氣流方向其活性組分負(fù)載量、比表面積和孔密度均臺階式降低。
2.如權(quán)利要求1所述的具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，其特征在于:催化氧化層(8)包括3?5個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的具有組合式氧化床的煤礦乏風(fēng)回?zé)岽呋趸b置，其特征在于:相鄰催化氧化層(8)填充的催化劑的活性組分負(fù)載量相差50?150g/m3，比表面積相差300?800m2/m3，孔密度相差100?200目。
【文檔編號】B01D53/86GK103521072SQ201310501372
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】鄭斌, 劉永啟, 劉瑞祥, 毛明明, 孟建 申請人:山東理工大學(xué)