專利名稱：具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦工業(yè)產(chǎn)生中礦井乏風(fēng)逆流氧化處理裝置，尤其涉一種具 有能量回收功能的礦井乏風(fēng)逆流氧化處理裝置。
背景技術(shù)：
煤礦通常采用大量通風(fēng)來排放煤礦瓦斯，稱之為礦井乏風(fēng)(Ventilation AirMethane，簡稱VAM)，我國每年排放的礦井乏風(fēng)中所含純甲烷氣體達(dá)100 150億m3左 右，居世界第一，約占世界采煤排放甲烷總量的1/3，其中利用量卻不到10億m3。我國排放 的礦井乏風(fēng)中甲烷氣體占甲烷排放總量的91%，是最大的工業(yè)甲烷氣體排放源。一個(gè)年產(chǎn) 量為100萬噸的高瓦斯礦井，每分鐘所排放的通風(fēng)瓦斯量為5000 10000m3，折合成純甲烷 是25 50m3，而每年排放的純甲烷達(dá)到1000 2000萬m3，相當(dāng)于向大氣中排放了 130 250萬噸的CO2氣體。因此，治理和利用礦井乏風(fēng)甲烷，是我國面臨的緊迫任務(wù)。然而，從礦井乏風(fēng)甲烷濃度一般不超過1 %，采用傳統(tǒng)燃燒技術(shù)上，很難回收利用。 如果使其在多孔介質(zhì)內(nèi)周期往復(fù)流動(dòng)燃燒，利用儲(chǔ)存在多孔介質(zhì)內(nèi)的燃燒熱來預(yù)熱新鮮 預(yù)混合氣體，就可以實(shí)現(xiàn)其中所含甲烷氣體自維持高溫氧化，將其轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，而 且，多孔介質(zhì)內(nèi)氧化反應(yīng)和傳熱方式還能夠有效地抑制NOx污染物生成，這種礦井乏風(fēng)處 理及利用方式，在煤礦工業(yè)領(lǐng)域被稱為逆流氧化技術(shù)，相應(yīng)的裝置稱為逆流氧化裝置。但 是，目前的逆流氧化裝置中甲烷氣體的燃燒熱除實(shí)現(xiàn)甲烷的自維持高溫氧化外還有多余， 但均沒有涉及如何回收這部分多余的能量。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是提供一種具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，將礦 井乏風(fēng)中超低濃度甲烷氣體氧化成水和二氧化碳，并將一部分釋放的多余能量通過煙氣抽 吸裝置提取后供熱或產(chǎn)生過熱蒸汽用于發(fā)電。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置包括逆流氧化床、 周期換向氣流流通管路還包括測(cè)量與控制系統(tǒng)，并且所述逆流氧化床的燃燒室內(nèi)設(shè)置煙氣 抽吸裝置，煙氣抽吸裝置閥門安裝在煙氣抽吸裝置出口管路上。所述的逆流氧化床由殼體、床底托板、多孔板A、保溫層、填充床、多孔板B、燃燒 室、燃燒器，煙氣抽吸裝置和煙氣抽吸裝置閥門組成。與床底氣流通道外殼連接的床底托板 托起對(duì)稱布置在燃燒室兩側(cè)的兩個(gè)填充床。填充床內(nèi)填充蜂窩陶瓷、球型顆粒或泡沫陶瓷 等填充材料。燃燒器布置在燃燒室頂部。煙氣抽吸裝置布置在燃燒室內(nèi)。煙氣抽吸裝置閥 門安裝在煙氣抽吸裝置出口管路上。填充床外被保溫層包圍，保溫層內(nèi)填充的是絕熱材料。 所述的周期換向氣流流通管路由進(jìn)氣管、排氣管、換向閥門、密封墊A、密封墊B、閥門氣流 通道、床底氣流通道A、床底氣流通道B、閥門驅(qū)動(dòng)軸、床底氣流通道外殼、底板、底板進(jìn)排氣 口 A、底板進(jìn)排氣口 B、支桿、床底氣流通道隔板、氣流分配板構(gòu)成。由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向閥門周期旋轉(zhuǎn)180度角度，進(jìn)氣管周期交替地與底板 進(jìn)排氣口 A和底板進(jìn)排氣口 B連通，閥門氣流通道周期交替地與底板進(jìn)排氣口 B和底板進(jìn) 排氣口 A連通，形成氧化床內(nèi)氣流正向流動(dòng)和氣流反向流動(dòng)。所述的測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A、溫度傳感器A、甲烷濃度傳感器B、溫度傳感器B、溫度傳感器C、信號(hào)傳輸 線和控制柜構(gòu)成。傳感器信號(hào)傳輸線與控制柜相連接。甲烷濃度傳感器A和溫度傳感器A 固定在進(jìn)氣管的外壁面上，傳感器探針插入進(jìn)氣管的管道內(nèi)。甲烷濃度傳感器B和溫度傳 感器B固定在排氣管的外壁面上，傳感器探針插入排氣管的管道內(nèi)。溫度傳感器C固定在 殼體的外壁面上，傳感器探針插入填充床的填充介質(zhì)內(nèi)。
本實(shí)用新型的有益效果是含甲烷濃度極低的礦井乏風(fēng)(含甲烷濃度7. 5%以下 的混合氣體)可在其內(nèi)自維持逆流高溫氧化，氧化產(chǎn)生的除自維持氧化所需的熱量之外的 熱量被煙氣抽吸裝置抽吸出來，送至常規(guī)的余熱鍋爐用于加熱熱水供熱或產(chǎn)生過熱蒸汽用 于發(fā)電。本裝置可以防止它們對(duì)環(huán)境的污染，又對(duì)這些氣體加以利用。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型進(jìn)排氣管路結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型換向閥門部分的結(jié)構(gòu)圖。圖中，1.殼體，2.床底托板，3.多孔板A，4.保溫層，5.填充床，6.多孔板B，7.燃 燒室，8.燃燒器，9.煙氣抽吸裝置，10.煙氣抽吸裝置閥門，11.進(jìn)氣管，12.排氣管，13.換 向閥門，14.密封墊A，15.密封墊B，16.閥門氣流通道，17.床底氣流通道A，18.床底氣流 通道B，19.閥門驅(qū)動(dòng)軸，20.床底氣流通道外殼，21.底板，22.底板進(jìn)排氣口 A，23.底板進(jìn) 排氣口 B，24.支桿，25.床底氣流通道隔板，26.氣流分配板，27.甲烷濃度傳感器A，28.溫 度傳感器A，29.甲烷濃度傳感器B，30.溫度傳感器B，31.溫度傳感器C，32.信號(hào)傳輸線， 33.控制柜，34.氣流正向流動(dòng)，35.氣流反向流動(dòng)。
具體實(shí)施方式
如圖1-3所示，本實(shí)用新型具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置包括逆流 氧化床、周期換向氣流流通管路和測(cè)量與控制系統(tǒng)。逆流氧化床由殼體1、床底托板2、多孔 板A3、保溫層4、填充床5、多孔板B6、燃燒室7、燃燒器8，煙氣抽吸裝置9和煙氣抽吸裝置 閥門10組成。床底氣流通道隔板25將床底氣流通道分為床底氣流通道A17和床底氣流通 道B18。床底氣流通道外殼20和床底氣流通道隔板25支撐床底托板2，床底托板2托起填 充床5。多孔板A3、保溫層4內(nèi)壁面和多孔板B構(gòu)成矩形填充床5填充空間。填充床5內(nèi) 填充蜂窩陶瓷、球型顆?；蚺菽沾傻忍畛洳牧?。兩個(gè)填充床5對(duì)稱布置在燃燒室7的兩 側(cè)。支桿24 —端與殼體1焊接在一起，中間與氣流分配板26焊接，另一端與多孔板A3焊 接。兩側(cè)多孔板B6與保溫層4內(nèi)壁面構(gòu)成燃燒室7。燃燒器8布置在燃燒室7頂部。煙 氣抽吸裝置9布置在燃燒室7內(nèi)。煙氣抽吸裝置閥門10安裝在煙氣抽吸裝置9出口管路 上。填充床5外被保溫層4包圍，保溫層4內(nèi)填充的是絕熱材料。周期換向氣流流通管路 由進(jìn)氣管11、排氣管12、換向閥門13、密封墊A14、密封墊B15、閥門氣流通道16、床底氣流 通道A17、床底氣流通道B18、閥門驅(qū)動(dòng)軸19、床底氣流通道外殼20、底板21、底板進(jìn)排氣口 A22、底板進(jìn)排氣口 B23、支桿24、床底氣流通道隔板25、氣流分配板26構(gòu)成。換向閥門13 上端面與密封墊A14連接，密封墊A14與底板21下表面連接。換向閥13下端面與密封墊 B15連接，密封墊B15與排氣管12外表面連接。由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)軸19
4旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)換向閥門13周期旋轉(zhuǎn)180度角度，進(jìn)氣管11周期交替地與底板進(jìn)排氣口 A 和底板進(jìn)排氣口 B連通，閥門氣流通道16周期交替地與底板進(jìn)排氣口 B和底板進(jìn)排氣口 A 連通，形成氧化床內(nèi)氣流正向流動(dòng)34和氣流反向流動(dòng)35。氣流分配板26焊接在支桿24中 間，而被支撐。測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A27、溫度傳感器A28、甲烷濃度傳感器 B29、溫度傳感器B30、溫度傳感器C31、信號(hào)傳輸線32和控制柜33構(gòu)成。傳感器信號(hào)傳輸 線32與控制柜33相連接。甲烷濃度傳感器A27和溫度傳感器A28固定在進(jìn)氣管11的外 壁面上，傳感器探針插入進(jìn)氣管的管道內(nèi)。甲烷濃度傳感器B29和溫度傳感器B30固定在 排氣管12的外壁面上，傳感器探針插入排氣管12的管道內(nèi)。溫度傳感器C31固定在殼體 1的外壁面上，傳感器探針插入填充床5的填充介質(zhì)內(nèi)。本實(shí)用新型的工作過程是在啟動(dòng)逆流氧化裝置時(shí)，將換向閥門13周向角度置于 進(jìn)氣管12與底板進(jìn)排氣口 A22連通，閥門氣流通道16連通底板進(jìn)排氣口 B23和排氣管12， 形成正向氣流流動(dòng)34通道。燃燒器8點(diǎn)火燃燒，燃?xì)庠谌紵?內(nèi)燃燒釋放的熱量預(yù)熱了 填充床5內(nèi)的填充介質(zhì)。當(dāng)填充介質(zhì)被加熱到超過甲烷氣體氧化反應(yīng)發(fā)生溫度后，引入礦 井乏風(fēng)，關(guān)閉燃燒器8。礦井乏風(fēng)在靠燃燒室7中間位置氧化，將氧化釋放的熱量傳遞并儲(chǔ) 存在右側(cè)填充床5的填充介質(zhì)內(nèi)。經(jīng)過半個(gè)周期后，將換向閥門13置于進(jìn)氣管11與底板 進(jìn)排氣口 B23連通，閥門氣流通道16連通底板進(jìn)排氣口 A22和排氣管12，形成反向氣流流 動(dòng)35通道。進(jìn)入逆流氧化裝置的冷礦井乏風(fēng)，被上半個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存在氧化床5右側(cè)填充床 5填充介質(zhì)熱量預(yù)熱，在靠近燃燒室7中間位置氧化，又將氧化釋放出的熱量傳遞并儲(chǔ)存于 此半周期內(nèi)左側(cè)填充床5填充介質(zhì)內(nèi)，將被用于預(yù)熱下半個(gè)周期內(nèi)引入的冷礦井乏風(fēng)。逆 流氧化裝置啟動(dòng)后，換向閥門13周期旋轉(zhuǎn)180度角度，礦井乏風(fēng)在兩個(gè)填充床5內(nèi)周期正 反方向流動(dòng)，形成自維持逆流高溫氧化。同時(shí)，甲烷濃度傳感器A27、溫度傳感器A28、甲烷 濃度傳感器B29、溫度傳感器B30和溫度傳感器C31將測(cè)量的溫度信號(hào)和甲烷濃度信號(hào)傳入 控制柜33中，控制柜33微機(jī)接收信號(hào)并產(chǎn)生反饋控制信號(hào)。填充床5內(nèi)的溫度升高到一 定程度，控制柜33微機(jī)控制自動(dòng)打開煙氣抽氣裝置閥門10后，啟動(dòng)煙氣抽氣裝置9進(jìn)行煙 氣抽吸。如果填充床5內(nèi)的溫度降低到一定程度，微機(jī)將控制自動(dòng)關(guān)閉煙氣抽氣裝置9，關(guān) 閉煙氣抽氣裝置閥門10。如果甲烷濃度過低，將自動(dòng)啟動(dòng)燃燒器8，用燃?xì)庠谌紵?內(nèi)補(bǔ) 充燃燒來維持填充床5內(nèi)填充介質(zhì)正常運(yùn)行溫度。本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，任何在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu) 思或者改變，均列為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，包括逆流氧化床、周期換向氣流流通管路，其特征在于還包括測(cè)量與控制系統(tǒng)，并且所述逆流氧化床的燃燒室(7)內(nèi)設(shè)置煙氣抽吸裝置(9)，煙氣抽吸裝置閥門(10)安裝在煙氣抽吸裝置(9)出口管路上。
2.如權(quán)利要求1所述的具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，其特征在于所 述的逆流氧化床包括殼體(1)、床底托板(2)、多孔板A(3)、保溫層(4)、填充床(5)、多孔板 B(6)、燃燒室(7)、燃燒器(8)，煙氣抽吸裝置(9)和煙氣抽吸裝置閥門(10)；與床底氣流 通道外殼(20)連接的床底托板(2)托起對(duì)稱布置在燃燒室兩側(cè)的兩個(gè)填充床(5)，填充床 (5)內(nèi)設(shè)置填充材料；燃燒器(8)布置在燃燒室(7)頂部，煙氣抽吸裝置(9)布置在燃燒室 (7)內(nèi)，煙氣抽吸裝置閥門(10)安裝在煙氣抽吸裝置(9)出口管路上；填充床(5)外被保 溫層⑷包圍，保溫層⑷內(nèi)填充的是絕熱材料。
3.如權(quán)利要求1所述的具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，其特征在于所 述的周期換向氣流流通管路包括進(jìn)氣管(11)、排氣管(12)、換向閥門(13)、密封墊A(14)、 密封墊B (15)、閥門氣流通道(16)、床底氣流通道A (17)、床底氣流通道B (18)、閥門驅(qū)動(dòng)軸 (19)、床底氣流通道外殼(20)、底板(21)、底板進(jìn)排氣口 A(22)、底板進(jìn)排氣口 B(23)、支桿 (24)、床底氣流通道隔板(25)和氣流分配板(26)；由電機(jī)帶動(dòng)的傳動(dòng)裝置與閥門驅(qū)動(dòng)軸 (19)相連，從而帶動(dòng)換向閥門(13)周期旋轉(zhuǎn)180度角度，進(jìn)氣管(11)周期交替地與底板進(jìn) 排氣口 A (22)和底板進(jìn)排氣口 B (23)連通，閥門氣流通道(16)周期交替地與底板進(jìn)排氣口 B(23)和底板進(jìn)排氣口 A(22)連通，形成氧化床內(nèi)氣流正向流動(dòng)和氣流反向流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1所述的具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，其特征在于 所述的測(cè)量與控制系統(tǒng)包括甲烷濃度傳感器A(27)、溫度傳感器A(28)、甲烷濃度傳感器 B (29)、溫度傳感器B (29)、溫度傳感器C (31)、信號(hào)傳輸線(32)和控制柜(33)構(gòu)成；傳感器 信號(hào)傳輸線(32)與控制柜(33)相連接；甲烷濃度傳感器A(27)和溫度傳感器A(28)固定 在進(jìn)氣管(11)的外壁面上，此兩個(gè)傳感器探針插入進(jìn)氣管(11)的管道內(nèi)，甲烷濃度傳感器 B (29)和溫度傳感器B (30)固定在排氣管(12)的外壁面上，此兩個(gè)傳感器探針插入排氣管 的管道內(nèi)，溫度傳感器C(31)固定在殼體(1)的外壁面上，其傳感器探針插入填充床(5)的 填充介質(zhì)內(nèi)。
專利摘要一種具有煙氣抽吸裝置的礦井乏風(fēng)逆流氧化裝置，應(yīng)用在煤礦工業(yè)產(chǎn)生的礦井乏風(fēng)逆流高溫氧化處理的工藝中。其包括逆流氧化床、周期換向氣流流通管路，其特征在于還包括測(cè)量與控制系統(tǒng)，并且所述逆流氧化床的燃燒室內(nèi)設(shè)置煙氣抽吸裝置，煙氣抽吸裝置閥門安裝在煙氣抽吸裝置出口管路上。本裝置節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)E21F7/00GK201753612SQ20102018373
公開日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者嚴(yán)春吉, 劉陽, 鄧洋波 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)