[发明专利]具有两级热风再循环的煤矿乏风预热催化氧化器

说明书

技术领域

本发明提供一种具有两级热风再循环的煤矿乏风预热催化氧化器，属于超低浓度甲烷氧化技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是一种可以利用的气体能源。但为了提高煤矿生产的安全性，通常采用大量通风将瓦斯稀释后直接将其排放到大气之中。这种煤矿乏风瓦斯的直接排放一方面造成了有限的不可再生资源的巨大浪费，另一方面也加剧了大气污染和温室效应：以100年计的甲烷温室效应是二氧化碳的21倍，甲烷占全球气候变暖份额的17%，仅次于二氧化碳。目前，我国煤矿每年向大气排放的甲烷量高达200亿Nm³，其中，乏风瓦斯占150多亿Nm³。煤矿乏风排放量巨大，乏风瓦斯浓度很低，这两个因素是制约其利用的主要难题，目前有效的利用方法是采用热逆流氧化技术(Thermal Flow Reversal Reactor，简称TFRR)和催化逆流氧化技术（Catalytic Flow Reversal，简称CFRR），采用TFRR技术处理煤矿乏风瓦斯已经在国内外成功的进行了商业应用，而CFRR技术尚未有在煤矿现场处理乏风瓦斯示范运行的报道。但是从实际应用的角度考虑，采用TFRR技术处理煤矿乏风瓦斯存在着占地相对较大、氧化床内蜂窝陶瓷在长期使用后会发生破碎堵塞、阻力损失很大、自动控制程度要求较高、操作技术要求很高等主要问题。山东理工大学在申报的专利（201110089144.5）中公开了一种“煤矿乏风预热催化氧化器”，乏风进入预热器被加热升温，在催化氧化床层内氧化成二氧化碳和水，氧化后的热气体经预热器降温后排入大气，该氧化器有效的克服了逆流氧化技术的问题。但是，由于乏风氧化后的热气体仅通过预热器进行热量回收，热量回收效率较低，排烟热损失高，有待于进一步改善。

发明内容

本发明目的是提供一种能克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足、功耗低、可靠性高、加热起动快、热量回收效率高的具有两级热风再循环的煤矿乏风预热催化氧化器。其技术方案为：

一种具有两级热风再循环的煤矿乏风预热催化氧化器,包括乏风送风系统、反应室、预热器、热风连接管和热风扩张管；其中：

乏风送风系统包括送风机、第一乏风输送管路、第二乏风输送管路，其中第一乏风输送管路的输出端经送风机连通第二乏风输送管路；

反应室由设有第二保温层的反应室壳体围成，反应室内沿着气体流动方向依次布置着电加热丝和催化剂陶瓷层；

预热器采用间壁式气-气换热器，预热器与预热器壳体之间有第一保温层，其中预热器的乏风入口与第二乏风输送管路连通，预热器的乏风出口依次通过热风连接管、热风扩张管与反应室的入口连通，预热器的烟气入口通过设有第三保温层的过渡管与反应室的出口连通，预热器的烟气出口依次通过烟气收缩管、烟气出口管与外界大气相连通；

其特征在于：增设了两套热风再循环控制系统，每一套热风再循环控制系统均包括设有再循环风机和再循环阀门的循环管道，其中一套热风再循环控制系统中的循环管道的两端分别与过渡管和热风连接管连通，另一套热风再循环控制系统中的循环管道的两端分别与第二乏风输送管路和烟气出口管连通。

本发明的主要优点和有益效果是：

1、在氧化器运行时，连接于过渡管和热风连接管之间的热风再循环控制系统可以将氧化后的部分乏风烟气直接送入热风连接管，连接于第二乏风输送管路和烟气出口管之间的热风再循环控制系统可以将排入大气的部分烟气送入乏风送风系统，实现了热风在氧化器内部的再循环，该部分热量的回收率为100%，减少了氧化器的排烟热损失，有效的提高了氧化器的热量回收效率，有利于装置的稳定运行。

2、在氧化器加热起动时，连接于第二乏风输送管路和烟气出口管之间的热风再循环控制系统可以将排入大气的热风送入乏风送风系统，使进入预热器的乏风温度升高，有利于预热器出口乏风温度的升高；连接于过渡管和热风连接管之间的热风再循环控制系统可以将氧化后的热风直接送入热风连接管，实现对预热乏风的加热，有效的提高了经过电加热丝前的预热乏风温度，使催化剂陶瓷层温度升高率增加，氧化器加热起动加快，加热起动功耗小。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1.送风机 2.第一乏风输送管路 3.第二乏风输送管路 4.预热器壳体 5.第一保温层 6.热风连接管 7.循环管道 8.再循环风机 9.再循环阀门 10.热风扩张管 11.电加热丝 12.反应室壳体 13.第二保温层 14.催化剂陶瓷层 15.第三保温层 16.过渡管 17.预热器 18.烟气收缩管 19.烟气出口管