[实用新型]一种低浓度瓦斯阶梯加热装置

说明书

本实用新型公开了一种低浓度瓦斯阶梯加热装置，包括气源瓦斯浓度检测过滤单元、一级换热子系统、二级换热子系统、辅助电加热单元、瓦斯气催化氧化单元、运行监测子系统。该装置通过利用低浓度瓦斯催化氧化后释放的高温烟气对乏风进行阶梯预热、加热，实现了对低浓度瓦斯的高效热利用，可以解决现有热氧化利用技术存在的气体能源二次浪费、换热材料受热不均匀、易腐蚀等问题，提高了设备运行稳定性和降低了维修维护成本。

技术领域

本实用新型涉及低浓度甲烷催化氧化技术领域，更具体地说，涉及一种低浓度瓦斯阶梯加热装置。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，是一种可利用气体能源，但为了保证煤矿生产安全性，通常将其通入大量空气稀释以乏风形式排入大气。虽然乏风中瓦斯浓度低，但其总量巨大，由于现有技术利用率低，不仅浪费资源，且导致温室效应加剧。

在现有乏风瓦斯利用技术中，多用蓄热式氧化技术处理甲烷浓度低于1.2％的瓦斯，该技术比较成熟，反应温度高，对加热装置和催化氧化材料的要求很高，易生成氮氧化物污染物，且耗能大，经济效益差。

在公开报道中，一种周期性改变进料方向的流向变换反应器，在反应器中，利用周期性地改变进料方向实现流向变换操作实现乏风的加热并完成催化氧化的发生，但是这样做会导致部分未完全氧化的甲烷随热空气直接排放到大气中，造成了气体能源的二次浪费。在专利 CN 102773047 U中，实用新型装置采用了烟气与乏风直接逆流换热技术，高温烟气与低温乏风直接换热会导致换热金属两端热温差大，受热不均匀，容易出现冷激现象，腐蚀换热器，增加了设备监测和维修成本；而且其采用抽气加热乏风技术，控制难度大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低浓度瓦斯阶梯加热装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低浓度瓦斯阶梯加热装置，包括气源瓦斯浓度检测过滤单元、一级换热子系统、二级换热子系统、辅助电加热单元、瓦斯气催化氧化单元和运行监测子系统；

其中，气源瓦斯浓度检测过滤单元用于接收乏风气体，并检测乏风气体中甲烷气体的含量，为后续反应提供清洁、高压的低浓度瓦斯气；

一级换热子系统连接气源瓦斯浓度检测过滤单元，用于吸收乏风催化氧化后的中低温烟气热量，得到低温清洁乏风并预热至设计温度；

二级换热子系统连接一级换热子系统，用于将已达预热温度的乏风加热至操作温度；

辅助电加热单元作为装置启动以及补充所需热量的能量来源，装置启动时，通过调节烟气回流管道和排烟管道中风阀的闭合、风机的启停，实现乏风循环加热，提高加热效率；

瓦斯气催化氧化单元连接一级换热子系统和二级换热子系统，用以提供瓦斯气催化氧化进行的反应场所，保证高温烟气连续产生；

运行监测子系统用于实时监测各测点的状态，并根据数据偏离程度及时调控系统。

进一步，瓦斯浓度检测过滤单元包括第一风阀F1、瓦斯浓度检测仪、乏风入口和过滤网；瓦斯浓度检测仪和第一风阀F1置于入口管道中，与乏风入口相连通，乏风入口处布有过滤网。

进一步，一级换热子系统包括瓦斯气-水换热器、热电阻T1、第一压力表P1、电磁流量计(水)M1、耐高温变频水泵、一级换热装置中的烟气-水换热器；一级换热装置中的烟气-水换热器与耐高温变频水泵相连，耐高温变频水泵出口处装有电磁流量计(水)M1，电磁流量计(水)M1与瓦斯气-水换热器相连，瓦斯气-水换热器的入口管段安装有热电阻T1和第一压力表P1。