[实用新型]矿井乏风氧化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种治理和利用矿井乏风瓦斯的矿井乏风氧化装置，属于低浓度有机气体热逆流氧化装置技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，燃烧后很少产生污染物，属优质洁净气体能源。但瓦斯同时也是煤矿生产中最大的安全隐患。为了提高煤矿生产的安全性，通常采用大量通风来排放煤矿瓦斯(称为矿井乏风)。几乎所有的煤矿没有尝试回收和处理乏风中的甲烷，而直接将其排放到大气之中，这不仅造成能源的巨大浪费，而且对大气环境造成了严重的污染。矿井乏风具有以下三个特点：(1)风排量巨大，一个典型矿井主排风口的乏风量为100-250m³/s；(2)瓦斯一般小于1％；(3)瓦斯浓度波动范围大。这些特点决定了煤矿乏风瓦斯很难利用传统燃烧器在没有辅助燃料的情况下直接进行燃烧。煤矿乏风瓦斯的有效利用方法是采用逆流氧化技术。逆流氧化技术按照氧化机理可分为热逆流反应器和催化逆流反应器两种。这两种反应器的基本工作原理和构造大体相同，主要区别是催化逆流反应器使用了氧化催化剂，降低了瓦斯氧化所需要的温度，但是也大幅度增加了设备成本和维护费用。MEGTEC公司采用热逆流反应器(VOCSIDIZER)处理矿井乏风中的甲烷，并回收其能量。VOCSIDIZER采用气体和蓄热陶瓷氧化床之间的再生热交换原理，首先用电加热器将蓄热陶瓷氧化床加热到1000℃左右，矿井乏风以一个方向流入和通过反应器，气体被蓄热陶瓷加热，温度不断提高，直至甲烷氧化。然后，氧化的热气体继续向床的另一边移动，把热量传递给蓄热陶瓷而逐渐降热。随着气体的不断进入，氧化床入口一侧温度逐渐降低，出口侧温度逐渐升高。在入口侧没有足够的热量将气体加热到氧化温度以前，开始换向，气体流动发生反转。该反应器的关键是要将送入反应器中的气体不断变换运动方向，使氧化床在流动方向上的中心区域始终保持高温，以保证氧化过程的自维持。我国开发的“煤矿乏风甲烷氧化装置”(200620081956.X)，采用卧式氧化床结构，其原理与VOCSIDIZER基本相同。由于矿井乏风量巨大，目前开发的煤矿乏风甲烷氧化装置处理矿井乏风的能力一般为2.5～12万立方米/小时，而乏风在氧化装置内部的流速较小，一般小于1.2米/秒，氧化装置的氧化床流通截面积为12.5～60平方米之间。对于如此大的流通截面积，如果不采取乏风分配技术措施，难于保证乏风在氧化床流通截面上的流速均匀。如果流速均匀差别较大，流通截面上氧化甲烷的量也差别较大，势必造成氧化床流通截面温度分布不均匀，有些部位温度较高、有些部位温度较低。温度高的部位容易造成蓄热陶瓷破坏，降低了氧化装置的寿命；在温度低的部位，甲烷氧化不完全，降低了氧化装置的氧化率。上述的几种氧化装置在上下侧(卧式氧化装置为左右侧)均采用一个进风口和出风口，为了提高乏风在氧化床流通截面上的流速均匀性，采用了很高的送风压力，这势必增大了电能的消耗。

上述的几种氧化装置采用定时换向。由于氧化装置在上下两侧(卧式氧化装置为左右两侧)的气路流通面积和流通阻力很难做到完全一致。由于氧化床两侧流场存在着微小差异，氧化装置经过长期运行以后，会产生高温区偏离氧化床中心的现象，严重时氧化床将不能自维持反应。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种立式矿井乏风瓦斯的矿井乏风氧化装置，对分别从氧化床进入的乏风流量进行调节，保证其流量一致，并在氧化床入口处对乏风进行导向和分配，使流过氧化床截面上的乏风分布均匀。其技术方案为：

一种矿井乏风氧化装置，包括设有保温层的陶瓷氧化床，其特征在于：增设多组乏风分配调节装置，包括排气管、乏风进气管、控制阀、甲烷传感器、四通换向阀和流量调节阀，其中甲烷传感器分别设置在排气管和安装有控制阀的乏风进气管上，排气管和乏风进气管接四通换向阀，并且在四通换向阀的上下两侧对称布置着2个气体通路，每个气体通路中各有一个流量调节阀、一级导向分配器和二级导向分配器，其中2个二级导向分配器对称布置在陶瓷氧化床的上下两侧，并与一级导向分配器相连通。

所述的矿井乏风氧化装置，一级导向分配器内布置着多个立导流板，多个立导流板沿一级导向分配器的轴向纵向分布，将一级导向分配器的出风口均匀间隔成多个。

所述的矿井乏风氧化装置，二级导向分配器内布置着多个横导流板，多个横导流板沿二级导向分配器的轴向横向分布，且由内到外各横导流板的长度依次加长，将二级导向分配器的出风口均匀间隔成多个。

所述的矿井乏风氧化装置，陶瓷氧化床内设有多个热电偶。