[實用新型]乏風甲烷吸附器

有效

• 申請號: 201420350807.3
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN203899407U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 文光才;高鵬飛;李磊;康建東;霍春秀;馬代輝;蘭波;許慧娟;逄錦倫;李強;黃克海;徐鵬;李杰;陳暉
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本實用新型屬于煤礦乏風利用領域，具體涉及一種乏風甲烷吸附器。

背景技術

煤礦在生產過程中，其通風系統排出的空氣會攜帶微量的瓦斯(甲烷)，含量約0.3％左右，通常稱之為乏風。由于乏風中甲烷含量低且缺乏有效的利用方式，一般都直接排入大氣。通過乏風排放至大氣中的甲烷量是巨大的，據有關資料統計，我國煤礦每年的瓦斯排放量約有80％～90％是以礦井通風方式排出的，更有數據表明2008年通過乏風排入大氣中的甲烷量已達到161億m3。另有研究認為，甲烷溫室效應約為二氧化碳的21倍，回收和利用乏風瓦斯為實現我國節能減排的目標具有重要意義。

目前針對乏風的處理，主要有熱逆流氧化技術及催化燃氣輪機技術，雖然已有多家公司正在煤炭企業進行乏風氧化利用系統的工業化試驗，但由于乏風濃度太低，難以實現設備的經濟運行。通過變溫吸附的方式提高乏風濃度，使得乏風處理技術具有更大的推廣應用空間。

目前只有少數單位在進行煤礦乏風瓦斯吸附濃縮的研究，專利文獻公開的“礦井乏風中的甲烷富集中和利用方法”(200910187318.4)、“含低濃度甲烷氣的分離吸附裝置”(200920203210.5)均采用了變壓吸附的方式對乏風瓦斯進行濃縮，這種方式缺點在于頻繁的升壓吸附，產生的能耗較高，不利于整體系統的經濟運行。專利“一種煤礦乏風中的甲烷回收方法”(CN101381269B)采用物理方法，根據甲烷相對空氣密度小的原理，通過煤附劑對甲烷的動態吸附平衡，并通過靜置分層實現空氣與甲烷的物理分離。該方法理論上具有一定的可行性，但實際操作過程中，因甲烷與空氣的密度相差較小，在容器內氣流流動的不規則性可能會使這種分層作用難以實現，無法保證分離效果。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種乏風甲烷吸附器，采用常溫吸附、高溫脫附的原理進行甲烷的分離，分離效果好且顯著降低了系統能耗。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種乏風甲烷吸附器，包括密閉的吸附器箱體，所述吸附器箱體內設置有多個吸附濾芯，所述吸附器箱體的底部分別設置有乏風進氣管路和富集氣體出氣管路，所述吸附器箱體的頂部分別設置有熱風進氣管路和排空管路，所述吸附箱體內設置有具有透氣孔的上導流隔板和下導流隔板，所述吸附濾芯設置在上導流隔板和下導流隔板之間，所述吸附慮芯包括濾芯骨架和吸附材料，所述濾芯骨架包括呈管狀的內骨架和外骨架，所述內和外骨架的管壁上設置有大量的透氣孔，所述吸附材料設置在內、外骨架之間。

進一步，所述內、外骨架之間吸附材料的厚度小于20cm。

進一步，所述濾芯骨架為金屬骨架，所述金屬骨架內圈為不銹鋼篩板，外圈為不銹鋼絲網，所述吸附材料通過纏繞或堆砌的方式布置于內外圈之間。

進一步，所述吸附劑材料呈纖維狀或整體蜂窩狀。

進一步，所述吸附劑材料為活性炭、硅膠、吸附樹脂、活性炭纖維或沸石分子篩中的一種或多種組合。

進一步，所述吸附劑箱體所述吸附器箱體內側敷有保溫巖棉。

進一步，所述乏風甲烷吸附器還包括控制單元，所述乏風進氣管路、富集氣體出氣管路、熱風進氣管路和排空管路上均設置有氣動換向閥、壓力傳感器和溫度傳感器，所述乏風進氣管路和富集氣體出氣管路上還設置有濃度傳感器和流量傳感器，所述吸附濾芯內還設置有溫度傳感器。

本實用新型的有益效果是：

首先，本實用新型利用瓦斯吸附材料在常溫下吸附瓦斯、在高溫下脫附的特點，通過變溫吸附工藝實現乏風瓦斯的濃縮，并且瓦斯脫附可利用后續蓄熱氧化裝置的廢熱煙氣來實現，跟變壓吸附相比，顯著降低了系統的能耗，應用經濟性較好。

其次，本實用新型設置有上、下導流隔板以及吸附濾芯的特殊結構(中空導流的內骨架，吸附材料設置在內外骨架之間，內和外骨架的管壁上設置有大量的透氣孔)，因此使得氣流分布更加均勻，吸附效果更好，同時也減小氣流阻力，降低了系統能耗。

再次，根據多次實驗研究發現，吸附材料厚度小于20cm時,其散熱較快，吸附材料無須進行額外的冷卻即可重新恢復吸附能力，減少了冷卻流程提高了系統的效率。

最后，通過精確的控制單元控制濾芯加熱溫度不高于150℃，保證吸附材料的壽命。

本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

附圖說明