[發(fā)明專利]具有熱風(fēng)再循環(huán)的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210277044.X
• 申請(qǐng)日: 2012-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN102814148A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭斌;劉永啟;劉瑞祥;毛明明;孟建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J8/02
• 分類號(hào): B01J8/02;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種具有熱風(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19倍，甲烷占全球氣候變暖份額的15%，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)180億Nm³，其中，乏風(fēng)瓦斯占130多億Nm³。煤礦乏風(fēng)排放量巨大，乏風(fēng)瓦斯?jié)舛群艿停@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?Reversal?Reactor，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(duì)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（181110089124.5）中公開了一種“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)氧化成二氧化碳和水，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)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種能克服或避免上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)或不足、功耗低、可靠性高、加熱起動(dòng)快、熱量回收效率高的具有熱風(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：

一種具有熱風(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(kuò)張管；其中：

乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機(jī)、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(jī)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(dòng)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(kuò)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)室的出口連通，預(yù)熱器的煙氣出口依次通過煙氣收縮管、煙氣出口管與外界大氣相連通；

其特征在于：增設(shè)熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機(jī)和再循環(huán)閥門的循環(huán)管道，循環(huán)管道的一端與過渡管連通，另一端與熱風(fēng)連接管連通。

本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

1、在氧化器運(yùn)行時(shí)，熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將氧化后的乏風(fēng)煙氣直接送入熱風(fēng)連接管，實(shí)現(xiàn)了部分熱風(fēng)在氧化器內(nèi)部的再循環(huán)，該部分熱量的回收率為100%，有效的提高了氧化器的熱量回收效率，減少了氧化器的排煙熱損失，有利于裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

2、在氧化器加熱起動(dòng)時(shí)，熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)可以將加熱后的熱風(fēng)直接送入熱風(fēng)連接管，實(shí)現(xiàn)對(duì)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增加，氧化器加熱起動(dòng)加快，加熱起動(dòng)功耗小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.送風(fēng)機(jī)??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(jī)??9.再循環(huán)閥門??10.熱風(fēng)擴(kuò)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(shí)施方式

在圖1所示的實(shí)施例中：乏風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)包括送風(fēng)機(jī)1、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(jī)1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(dòng)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(kuò)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；增設(shè)熱風(fēng)再循環(huán)控制系統(tǒng)，包括設(shè)有再循環(huán)風(fēng)機(jī)8和再循環(huán)閥門9的循環(huán)管道7，循環(huán)管道7的一端與過渡管16連通，另一端與熱風(fēng)連接管6連通。