[發明專利]具有兩級熱風再循環的煤礦乏風預熱催化氧化器

有效

• 申請號: 201210281910.2
• 申請日: 2012-08-05
• 公開（公告）號: CN102773047A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 鄭斌;劉永啟;劉瑞祥;孟建;毛明明
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種具有兩級熱風再循環的煤礦乏風預熱催化氧化器，屬于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，通常采用大量通風將瓦斯稀釋后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污染和溫室效應：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200億Nm³，其中，乏風瓦斯占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采用熱逆流氧化技術(Thermal?Flow?Reversal?Reactor，簡稱TFRR)和催化逆流氧化技術（Catalytic?Flow?Reversal，簡稱CFRR），采用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范運行的報道。但是從實際應用的角度考慮，采用TFRR技術處理煤礦乏風瓦斯存在著占地相對較大、氧化床內蜂窩陶瓷在長期使用后會發生破碎堵塞、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，氧化后的熱氣體經預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的問題。但是，由于乏風氧化后的熱氣體僅通過預熱器進行熱量回收，熱量回收效率較低，排煙熱損失高，有待于進一步改善。

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、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再循環的煤礦乏風預熱催化氧化器。其技術方案為：

一種具有兩級熱風再循環的煤礦乏風預熱催化氧化器,包括乏風送風系統、反應室、預熱器、熱風連接管和熱風擴張管；其中：

乏風送風系統包括送風機、第一乏風輸送管路、第二乏風輸送管路，其中第一乏風輸送管路的輸出端經送風機連通第二乏風輸送管路；

反應室由設有第二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；

預熱器采用間壁式氣-氣換熱器，預熱器與預熱器殼體之間有第一保溫層，其中預熱器的乏風入口與第二乏風輸送管路連通，預熱器的乏風出口依次通過熱風連接管、熱風擴張管與反應室的入口連通，預熱器的煙氣入口通過設有第三保溫層的過渡管與反應室的出口連通，預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：增設了兩套熱風再循環控制系統，每一套熱風再循環控制系統均包括設有再循環風機和再循環閥門的循環管道，其中一套熱風再循環控制系統中的循環管道的兩端分別與過渡管和熱風連接管連通，另一套熱風再循環控制系統中的循環管道的兩端分別與第二乏風輸送管路和煙氣出口管連通。

本發明的主要優點和有益效果是：

1、在氧化器運行時，連接于過渡管和熱風連接管之間的熱風再循環控制系統可以將氧化后的部分乏風煙氣直接送入熱風連接管，連接于第二乏風輸送管路和煙氣出口管之間的熱風再循環控制系統可以將排入大氣的部分煙氣送入乏風送風系統，實現了熱風在氧化器內部的再循環，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，有利于裝置的穩定運行。

2、在氧化器加熱起動時，連接于第二乏風輸送管路和煙氣出口管之間的熱風再循環控制系統可以將排入大氣的熱風送入乏風送風系統，使進入預熱器的乏風溫度升高，有利于預熱器出口乏風溫度的升高；連接于過渡管和熱風連接管之間的熱風再循環控制系統可以將氧化后的熱風直接送入熱風連接管，實現對預熱乏風的加熱，有效的提高了經過電加熱絲前的預熱乏風溫度，使催化劑陶瓷層溫度升高率增加，氧化器加熱起動加快，加熱起動功耗小。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖。

圖中：1.送風機?2.第一乏風輸送管路?3.第二乏風輸送管路?4.預熱器殼體?5.第一保溫層?6.熱風連接管?7.循環管道?8.再循環風機?9.再循環閥門?10.熱風擴張管?11.電加熱絲?12.反應室殼體?13.第二保溫層?14.催化劑陶瓷層?15.第三保溫層?16.過渡管?17.預熱器?18.煙氣收縮管?19.煙氣出口管