[实用新型]煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用取热省煤装置

说明书

技术领域

本实用新型属于超低热值气体氧化后的取热利用技术领域，尤其涉及煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用取热省煤装置。

背景技术

煤矿乏风瓦斯中的甲烷既是一种清洁能源，又是一种温室气体，其温室效应为CO₂的21.5倍，但由于甲烷浓度低(<0.8％)，且浓度波动大、通风量巨大等原因，利用传统燃烧方法很难将其中甲烷销毁，大部分的煤矿乏风瓦斯排入大气，超低浓度煤层气的直接排放一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，另一方面也加剧了全球大气污染和温室效应。目前处理煤矿乏风瓦斯主要通过热逆流氧化和催化逆流氧化技术，经过二十多年的研究，利用蜂窝陶瓷的蓄热逆流氧化技术实现煤矿乏风瓦斯中甲烷的零排放已经相对成熟，并已实现煤矿乏风瓦斯的现场规模化处理。煤矿乏风热氧化后的热烟气的取热主要采用内置换热器进行取热，这种内置换热器不同传统换热器的最大化取热，而是保证煤矿乏风完全氧化条件下的适度取热：取热过多，煤矿乏风来流得不到足够的预热而影响甲烷的氧化率，取热过少，多余热量会随着换向周期的不断增加在床层中心累积，当床层中心温度超过中心部填充蜂窝陶瓷所能忍受的极限温度时，蜂窝陶瓷会出现变形，影响装置的可靠性，此外，这种换热器处于蜂窝陶瓷围成的狭小空间，并不像传统换热器那样取热主要靠对流，因此，填充内置换热器的设计对煤矿乏风的取热利用至关重要，但是目前这种换热器的设计目前存在以下问题：(1)换热器的放置位置缺乏科学数据依据，主要靠经验，换热器一般放置床层中心区域两侧的相对高温区，但是中心区设置多大的空间，换热器应该放置在多高的温度区，这些问题都缺乏相应的实验数据；(2)一定工况的热风经过蜂窝陶瓷内置换热器后的温降是决定煤矿乏风氧化床能否成功完成取热的关键，迫切需要相关实验为科学确定此温降提供依据；(3)依据经验设计的换热器在实际应用中出现了很多问题，取热做不到适度，影响甲烷的氧化率、系统运行的可靠性以及热利用率，煤矿乏风热氧化后的热烟气以较高温度排放，造成了能源的浪费。因此一种可靠的、测试效果好的煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用取热省煤装置成为亟待解决的问题。

授权公告号为CN100593677C，公开日为2010年3月10日，名称为矿井乏风瓦斯热氧化装置的中国发明专利，为我校申请的矿井乏风热氧化装置，其解决的问题是提供一种安装方便，可避免换热器将气体热量截留过多而引起换热器两侧温差过大的矿井乏风热氧化装置，本专利与对比文件结构上存在一定相似性，但对比文件无法完成对不同工质情况下氧化装置内温度进行检测的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种燃耗低、测试可靠性高的煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用取热省煤装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案：

煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用取热省煤装置，包括填充床、取热系统、省煤器，其特征是，所述填充床上部设有省煤器，下部设有取热系统，取热系统为蛇形管换热器，取热系统的换热器之间、取热系统与填充床之间填充有蜂窝陶瓷。

其中，所述省煤器为蛇形管换热器，省煤器外壁上焊接有翅片。

其中，所述填充床上部设有烟道出口，下部设有混风系统，填充床内设置有第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器。

取热系统是内置在填充床内的光管蛇形管换热器，换热器上安装温差测试热电堆，用于测试取热系统的取热功率，换热器入出口还安装视镜，便于观察管内工质状态，换热器的蛇形管间及其两侧填充蜂窝陶瓷。

省煤器用于热烟气余热的回收利用，省煤器的蛇形管换热器上焊接翅片，增大换热面积，强化换热。

本实用新型是煤矿乏风瓦斯氧化后的取热试验用装置的一部分，用于测量不同工质下的省煤器、取热系统、填充床上温度等数据。

本实用新型包括混风系统、取热系统、省煤器，混风系统实现由液化气燃烧产生的高温废气与冷风混合以获得不同温度、流量的热风，热风垂直横掠内置在蜂窝陶瓷填充床内的取热系统完成取热测试，此后，热风流过省煤器完成部分热量的回收利用经烟道排出。

本实用新型的优点为：1)装置灵活，安装方便，测量的实验数据准确，为煤矿乏风的取热利用提供科学依据；2)取热系统为蛇形管换热器，蜂窝陶瓷填充，可吸热均匀，准确测量温度；3)省煤器用于热烟气余热的回收利用，省煤器的蛇形管换热器上焊接翅片，增大换热面积，强化换热。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型取热系统结构示意图；

图3为本实用新型省煤器结构示意图。