[发明专利]组合套管式热风分配系统

说明书

组合套管式热风分配系统，属于超低浓度甲烷热逆流氧化和低密度能量回收技术领域。其特征在于：包括主管（1）以及设置在主管（1）两侧与主管（1）连通的多根支管（3）；每段主管（1）均包括输送主管（6）以及套设在输送主管（6）外的至少一层外主管，输送主管（6）的出气端同时与下一段主管（1）的输送主管（6）和外主管连通；每段支管（3）均包括输送支管（10）以及套设在输送支管（10）外的至少一层外支管。本组合套管式热风分配系统从根本上解决了温度分布不均匀的问题，使得氧化床在同一横截面上温度分布更加均匀。

技术领域

组合套管式热风分配系统，属于超低浓度甲烷热逆流氧化和低密度能量回收技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，既是气体能源，又是温室气体。除了部分抽采外，大部分瓦斯通过煤矿通风系统直接排入大气中，造成了能源浪费和大气环境污染问题。煤矿乏风热逆流氧化装置（Thermal flow-reversal reactor，简称TFRR）可以将乏风中的甲烷氧化成二氧化碳和水，实现低品质能源利用与温室气体减排。

煤矿乏风瓦斯氧化装置在正常运行之前，需要用一定的能量将氧化床中心部分加热到900~1000℃左右，并形成一定的温度分布，该温度分布情况将直接影响氧化床能否正常运行，因此，加热启动技术是实现乏风氧化的关键技术。

目前，煤矿乏风瓦斯氧化装置的加热启动方式有两种：一种是电加热式，一种是热风加热式。

电加热式是直接将加热元件（电热提合金电热丝）埋在氧化床中部高温区的蓄热陶瓷内，启动时通电加热，达到甲烷氧化反应温度后停止加热，靠甲烷氧化反应放出的热量进行自维持反应。这种加热启动技术具有结构简单、控制容易等优点，但亦存在诸多缺点：如电加热器停止加热后长期处于氧化氛围的高温区中容易氧化变脆，甚至断裂，失去再次启动的功能。另外，电加热启动用电负荷大，直接埋在氧化床中维修更换难度大，电热丝的工作温度高，需采用熔点很高的电热体合金，价格昂贵，成本高。

热风加热式是采用燃烧器外部加热，高温烟气与风机输送的空气在热风温度调解室内混合，混合后的热气体进入热风分配总管，然后再进入各个热风分配支管，最后通过热风分配支管壁上的小孔进入陶瓷蓄热体，对陶瓷蓄热体进行加热。该技术已申请专利“矿井乏风瓦斯氧化装置的加热启动系统”，申请号为200810159296.6。另外相关的专利还有一种热风管干燥装置，申请号为98243128.7，其优点是可靠性高、造价低、易维修、燃料灵活、用点负荷小等。但存在的问题是：（1）氧化床同一横截面上温度分布不均匀，中央温度高、两侧温度低，前侧温度高，后侧温度低，对氧化床整个温度场的建立和装置的氧化率都会产生较大影响；对干燥装置的干燥空间而言，同样也存在温度分布不均匀的问题，横截面上前高后低，纵截面上高下底，影响整体干燥效果，且加热干燥空间越大，干燥效果越差。（2）对于较大的加热空间，由于热风管路较长，整体热变形较明显。

其原因在于，在热风分配的过程中，伴随管壁的向外散热，无论是沿着总管还是沿着支管，热风温度均是从前往后逐渐降低的，前后热风品质差异是造成沿流动方向截面温度不均匀的关键因素，且通过简单结构调整效果不明显，解决不了本质问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种避免热风在输送过程中沿输送方向温度逐渐降低的组合套管式热风分配系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该组合套管式热风分配系统，其特征在于：包括主管以及设置在主管两侧与主管连通的多根支管，主管设有首尾依次连接的多段，每根支管也设有首尾依次连接的多段；

每段主管均包括输送主管以及套设在输送主管外的至少一层外主管，支管的进气端与对应的外主管和输送主管之间的腔体或最外两层的外主管之间的空腔连通，输送主管的出气端同时与下一段主管的输送主管和外主管连通；