[发明专利]一种煤矿低浓度瓦斯气体催化燃烧热能利用装置

说明书

本发明装置是一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，主要包含低浓度瓦斯催化燃烧处理，催化燃烧热能回收再利用，是化工和热工相结合的工程技术领域。它的突出优点在于不仅能够处理煤矿低浓度瓦斯气体，还能处理高于爆炸极限的高浓度瓦斯气体。通过多点温度传感器的实时监测，来实时控制电加热器的开关以及变频循环水泵的流量，进而来控制催化床层的催化温度始终处于最优状态。瓦斯气体在催化床层催化燃烧放出的热量一方面给进气瓦斯预热，另一方面通过导热油导出，在板式换热器中换热给用户循环水，将热水供给用户（煤矿）使用。通过该装置，煤矿低浓度瓦斯气体得到了有效处理，同时燃烧热能也得到了很好地回收利用。节能环保，综合效益高。

技术领域

本发明装置利用催化氧化的原理对煤矿低浓度瓦斯气体进行处理，同时回收催化床层上的反应热用于煤矿供热，属于节能环保领域。

技术背景

为了煤矿安全生产，必须对井下瓦斯进行处理，采用的主要方法是井下抽采和通风稀释，两种方法产生的瓦斯数量大,但浓度低，无法直接利用,多数直接排空，既白白浪费了清洁能源，又产生了大量的温室效应气体。

低浓度瓦斯无法直接燃烧利用，但可以利用催化剂对低浓度瓦斯进行催化氧化，低浓度瓦斯催化氧化后产生大量的热能，这部分热能可以回收利用。

本发明开发了一种煤矿低浓度瓦斯气体催化燃烧热能利用装置，在催化燃烧装置中设计热能回收系统，采用热回收系统回收催化床层氧化热，保证催化床始终处于最优的催化温度，同时通过恒温调节,使得低浓度瓦斯在一个较宽的浓度范围都能够被处理，拓宽了低浓度瓦斯催化燃烧范围，对低浓度瓦斯催化燃烧热量有一个高效利用，为煤矿供热提供了一种新的清洁能源，取代传统锅炉热源。

发明内容

为了能够实现上述目的，本发明装置采取了下面的技术手段：一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，它主要包括下面几个部件：恒温催化燃烧反应器，热回收器，电阻加热器，板式换热器，温度传感器，流量传感器，变频水泵、法兰，管道等其他零部件。煤矿低浓度瓦斯气体在进入恒温催化燃烧反应器之前，通过顶端的热回收器预热，回收催化排气中的高温热能，温度升高后，低浓度瓦斯通过均气层后，均匀地进入恒温催化燃烧反应器的催化床中进行催化燃烧，放出热量。本装置开启时，电加热器对导热油加热，通过循环的导热油使催化床层达到催化燃烧的启动温度，设备启动后瓦斯气体在加长设计的竖向布置的催化床层中发生催化燃烧反应并放出热量，一小部分热量维持催化燃烧的需要，大部分的热量通过恒温催化床层里循环的导热油导送到板式换热器里，用户通过板式换热器得到热量，实现了热能的回收利用。在催化床层中布置了多点温度传感器，能够对催化床层的温度进行实时监测，并通过一定措施保证催化床层催化温度始终处于最优范围内。如果温度达不到设计标准，一方面启动加热器，提高进入到板式换热器中导热油的温度，加热到人工设计标准，待达到设计标准以后，就立马断开电源，停止加热；如果反应剧烈，催化床层温度过高，就加大变频循环水泵的流量，通过板式换热器导出更多的热量，让进入到恒温式催化燃烧反应器中的冷导热油温度更低，从而保证催化床层始终处于最优催化温度。本发明装置采用上述技术手段，主要拥有下面几项特征：

1.该套发明装置设计了催化燃烧排气热回收换热器，对低浓度瓦斯气体进行预热，回收催化排烟的高温热能，这部分热能最终通过催化床层的导热油换热系统，最终被用户利用，实现了余热回收。

2.催化床层中设计了导热油换热系统，通过该换热系统板式换热器，实现了将催化床层总的催化反应热供给用户。

3.该套装置的热能利用系统，回收利用热能的同时，实现了催化床层的恒温优化运行，催化床层温度基本恒定，不受瓦斯浓度波动的影响，拓宽了处理低浓度瓦斯的浓度范围，甚至可以回收利用高于爆炸极限的低浓度瓦斯。