[发明专利]煤矿乏风瓦斯连续逆流催化氧化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿乏风瓦斯催化氧化装置，更具体的说是一种煤矿乏风瓦斯连续逆流催化氧化装置。

背景技术

瓦斯是仅次于二氧化碳的主要温室气体，单位质量的瓦斯所产生的温室效应相当于同质量二氧化碳的21倍。煤矿乏风是主要的瓦斯工业排放源之一，减排煤矿乏风瓦斯，可以减少温室气体排放。同时，煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是优质洁净的气体能源。煤矿乏风中的甲烷浓度非常低（一般小于1%），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。目前，几乎所有的煤矿都没有尝试回收和处理矿井乏风中的甲烷，而直接将其排放到大气之中，这不仅造成资源的巨大浪费，而且对大气环境造成严重的污染。

现有技术中，有关煤矿乏风的利用装置有加拿大CANMET能源技术研制的CFRR催化燃烧器以及美国Sequa公司在MEGTEC系统中公布的可用于处理煤矿乏风的热力TFRR燃烧器。CFRR催化燃烧器的工作原理是采用可再生热交换器实现气固之间的能量传输和转移，催化剂用于降低反应的活化能，从而降低乏风瓦斯氧化反应温度，使反应更易进行。装置启动时，由电加热元件将床层预热，使中央温度达到点火温度（1000℃），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反应器的另一边移动，把热量传递给催化剂层和热交换介质而逐渐降温。随着气体的不断进入，反应器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。该反应器的关键是将送入反应器中的气体不断变换流动方向，使气体在蓄热体中吸热升温，以保证氧化过程的自维持。 TFRR燃烧器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。现有的技术存在以下缺点：（1）乏风在装置中需进行周期性换向，才能维持系统的自运行。完成换向功能所需的管道、阀门及控制系统增加了系统的复杂性，而且维护困难。（2）换向瞬间，装置内压强发生强烈变化，装置需一段时间才能恢复稳定，影响装置稳定运行。（3）换向还会导致在换向时残存在管道及反应器中的乏风未经氧化而直接排出。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、无需改变气流方向且运行稳定的煤矿乏风瓦斯连续逆流催化氧化装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：它由陶瓷蓄热体、圆形通道、保温材料、进气室、排气室、进气管和排气管组成，所述的陶瓷蓄热体两端均设有进气室和排气室，所述的圆形通道沿陶瓷蓄热体长度方向均匀布置在其内，进气室位于与其相通的圆形通道两端，底部两端的进气管与进气室相连通，排气室位于与其相通的圆形通道两端，顶部两端的排气管与排气室相连通，陶瓷蓄热体最外层包裹有保温材料。

进一步，所述的圆形通道内表面涂有瓦斯氧化催化剂材料。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

1）本发明采用乏风气体从装置两端交错进入圆形通道的措施，减少了气流换向系统，装置结构更加简单，且容易维护。

2）装置运行时，不需改变气流方向，装置内压力稳定，改善了原氧化装置因换向时带来的装置内部压强剧变的问题，从而提高了系统运行的稳定性。

3）减少了由于换向导致的未经氧化而直接排出的乏风量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1所示的A-A剖面图，+、- 代表风流方向；

图3为图1所示的B-B剖面图，+、- 代表风流方向；

图4为图1所示的C-C剖面图，+、- 代表风流方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：