[发明专利]一种矿井排风中甲烷的回收装置及其应用

权利要求书

1.一种矿井排风中甲烷的回收装置，其特征在于包括除尘器、气体增压泵、水合反应器、回热器、水合物分解器、蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀；

所述的除尘器设有气体入口和气体出口，该气体入口用于引入矿井中的排风，气体出口通过气体增压泵后经管道与设置在水合反应器内靠近底部的气体分布器相连；

所述的水合反应器的直筒部分的上部设有工作液出口、直筒部分的下部设有工作液入口，水合反应器的顶部设有气体排气口，该气体排气口通过管道与排气控制阀I相连；

回热器的上部设有工作液入口、工作液出口，下部设有冷媒入口、冷媒出口；

水合物分解器的下部设有冷媒入口和冷媒出口、上部设有工作液入口、底部设有工作液出口，顶部设有气体排放口；

冷凝器上设有冷媒入口和冷媒出口；

水合反应器的工作液出口与回热器上部的工作液入口相连，回热器上部的工作液出口与水合物分解器上部的工作液入口相连；

回热器上的冷媒入口与冷凝器的冷媒出口相连，回热器上的冷媒出口通过管道经节流阀后经管道与蒸发器上部的冷媒入口相连，蒸发器上部的冷媒出口通过压缩机后与水合分解器的下部的冷媒入口相连；

水合物分解器的下部的冷媒出口与冷凝器的冷媒入口相连； 

水合物分解器的顶部设有一排出口，所述的排出口经管道与排气控制阀II连接；

水合物分解器的底部的工作液出口与蒸发器的下部的工作液入口相连，蒸发器的下部工作液出口经溶液泵后与水合反应器的直筒部分的下部工作液入口相连。

2.如权利要求1所述的一种矿井排风中甲烷的回收装置，其特征在于所述的气体分布器为开孔率15%、孔径为2mm-5mm的筛板。

3.如权利要求2所述的一种矿井排风中甲烷的回收装置，其特征在于所述的水合反应器上方设有挡水板。

4.如权利要求3所述的一种矿井排风中甲烷的回收装置，其特征在于所述的水合反应器内的工作溶液为质量百分比浓度为10-30%的四丁基溴化铵水溶液。

5.如权利要求1、2、3或4所述的一种矿井排风中甲烷的回收装置在矿井排风中甲烷回收中的应用，其特征在于具体步骤如下：

开启压缩机和溶液泵，使水合反应器内的工作溶液即质量百分比浓度为10-30%的四丁基溴化铵水溶液温度降到2-3℃，开启气体增压泵，向水合反应器内通入含甲烷的矿井排风，并通过调节排气控制阀I，使水合反应器的压力保持在0.3-1MPa，这时工作溶液即质量百分比浓度为10-30%的四丁基溴化铵水溶液与矿井排风中的甲烷反应生成甲烷水合物浆液后经回热器后流入水合物分解器，甲烷水合物浆液在水合物分解器内分解释放出甲烷，释放出的甲烷从水合分解器顶部的排气控制阀II排出后进行收集，即完成矿井排风中甲烷的回收；

水合物分解器中富含甲烷的水合物浆液进行分解时的工作压力为0.3-1MPa，温度为30℃。

6.如权利要求5所述的一种矿井排风中甲烷的回收装置，其特征在于水合反应器中，排风中脱出甲烷后的剩余低温气体从水合反应器顶部的气体排出口经过排气控制阀I排出，然后按体积比计算，即排风中脱出甲烷后的剩余低温气体：新风为1：1的比例，将脱出甲烷后的剩余低温气体与新风混合后送入矿井中。