[实用新型]带有燃烧器起动的煤矿乏风回热催化氧化装置

说明书

技术领域

本实用新型提供一种带有燃烧器起动的煤矿乏风回热催化氧化装置，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通过预热器进行热量回收，热量回收效率受预热器的限制，其效率有限，同时预热器增加了整个氧化装置的成本和占地面积，其有待于进一步改善。

实用新型内容

本实用新型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、热量回收效率高、功耗低、起动速度快、成本低、占地面积小的带有燃烧器起动的煤矿乏风回热催化氧化装置。其技术方案为：

一种带有燃烧器起动的煤矿乏风回热催化氧化装置，包括乏风进气系统、反应室、乏风排气系统和回热系统，反应室由设有保温层的反应室壳体围成，反应室内布置催化剂陶瓷层，其特征在于：乏风进气系统包括乏风输送管、送风机、燃烧器、乏风入口管和扩张管，其中乏风输送管的输出端依次经送风机、乏风入口管、扩张管与反应室入口相连通，燃烧器布置在乏风入口管上；乏风排气系统包括收缩管和乏风出口管，其中收缩管的一端与反应室出口连通，另一端经乏风出口管与大气相连通；回热系统包括回热入口管、回热风机和设有回热阀门的回热连接管，其中回热入口管的一端与乏风出口管相连通，另一端依次经回热风机、回热连接管与乏风入口管相连通。

本实用新型的主要优点和有益效果是：

1、回热系统可以将氧化后的乏风排气直接送入乏风进气系统，通过与煤矿乏风进气的混合实现将其加热到反应温度，然后进入反应室进行催化氧化反应，经过回热系统的乏风排气的热量回收效率为100%，使氧化装置的热量回收效率较高。

2、回热系统设有回热阀门，可以根据煤矿乏风进气状态（进气温度、甲烷浓度等）的变化，随时调整回热风量，有利于装置的稳定运行。

3、利用回热系统实现排气热量的回收利用，大大减少了整个装置的体积和占地面积，同时因不受预热器的限制，排气的热量回收效率高。

4、使用燃烧器燃烧产生的高温气体进行加热起动，可以使用高浓度瓦斯、天然气、液化石油气等多种燃料，具有燃料灵活的优点；可以减少煤矿的用电负荷；比电加热方式起动速度快，有利于装置的快速起动。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1.乏风输送管  2.送风机  3.燃烧器  4.乏风入口管  5.扩张管  6.反应室壳体  7.保温层  8.催化剂陶瓷层  9.收缩管  10.乏风出口管  11.回热入口管  12.回热风机  13.回热连接管  14.回热阀门

具体实施方式

在图1所示的实施例中：反应室由设有保温层7的反应室壳体6围成，反应室内布置催化剂陶瓷层8，乏风进气系统包括乏风输送管1、送风机2、燃烧器3、乏风入口管4和扩张管5，其中乏风输送管1的输出端依次经送风机2、乏风入口管4、扩张管5与反应室入口相连通，燃烧器3布置在乏风入口管4上；乏风排气系统包括收缩管9和乏风出口管10，其中收缩管9的一端与反应室出口连通，另一端经乏风出口管10与大气相连通；回热系统包括回热入口管11、回热风机12和设有回热阀门14的回热连接管13，其中回热入口管11的一端与乏风出口管10相连通，另一端依次经回热风机12、回热连接管13与乏风入口管4相连通。