[发明专利]带有燃烧器起动的多反应室煤矿乏风回热催化氧化装置

说明书

技术领域

本发明提供一种带有燃烧器起动的多反应室煤矿乏风回热催化氧化装置，属于超低浓度甲烷氧化技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是一种可以利用的气体能源。但为了提高煤矿生产的安全性，通常采用大量通风将瓦斯稀释后直接将其排放到大气之中。这种煤矿乏风瓦斯的直接排放一方面造成了有限的不可再生资源的巨大浪费，另一方面也加剧了大气污染和温室效应：以100年计的甲烷温室效应是二氧化碳的21倍，甲烷占全球气候变暖份额的17%，仅次于二氧化碳。目前，我国煤矿每年向大气排放的甲烷量高达200亿Nm³，其中，乏风瓦斯占150多亿Nm³。煤矿乏风排放量巨大，乏风瓦斯浓度很低，这两个因素是制约其利用的主要难题，目前有效的利用方法是采用热逆流氧化技术(Thermal Flow Reversal Reactor，简称TFRR)和催化逆流氧化技术（Catalytic Flow Reversal，简称CFRR），采用TFRR技术处理煤矿乏风瓦斯已经在国内外成功的进行了商业应用，而CFRR技术尚未有在煤矿现场处理乏风瓦斯示范运行的报道。但是从实际应用的角度考虑，采用TFRR技术处理煤矿乏风瓦斯存在着占地相对较大、氧化床内蜂窝陶瓷在长期使用后会发生破碎堵塞、阻力损失很大、自动控制程度要求较高、操作技术要求很高等主要问题。山东理工大学在申报的专利（201110089163.8）中公开了一种“多反应室煤矿乏风预热催化氧化器”，乏风进入预热器被加热升温，在催化氧化床层内氧化成二氧化碳和水，氧化后的热气体经预热器降温后排入大气，该氧化器有效的克服了逆流氧化技术的问题。但是，由于乏风氧化后的热气体通过预热器进行热量回收，热量回收效率受预热器的限制，其效率有限，同时预热器增加了整个氧化装置的成本和占地面积，其有待于进一步改善。

发明内容

本发明目的是提供一种能克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足、热量回收效率高、功耗低、成本低、起动速度快、占地面积小的带有燃烧器起动的多反应室煤矿乏风回热催化氧化装置。其技术方案为：

一种带有燃烧器起动的多反应室煤矿乏风回热催化氧化装置，包括乏风输送管、送风机、燃烧器、乏风进气总管、多个乏风进气支管、多个乏风排气支管、乏风排气总管、多个反应室和回热系统，其中乏风输送管经送风机接乏风进气总管，每个反应室均由设有保温层的反应室壳体围成，反应室内布置催化剂陶瓷层；其特征在于：燃烧器布置在乏风进气总管上，每个反应室的入口均分别依次经扩张管、乏风进气支管接乏风进气总管，每个反应室的出口均分别依次经收缩管、乏风排气支管接乏风排气总管，乏风排气总管的另一端与大气相连通；回热系统包括回热入口管、回热风机和设有回热阀门的回热连接管，其中回热入口管的一端与乏风排气总管，另一端依次经回热风机、回热连接管与乏风进气总管相连通。

所述的带有燃烧器起动的多反应室煤矿乏风回热催化氧化装置，反应室包括2~6个。

本发明的主要优点和有益效果是：

1、回热系统可以将氧化后的乏风排气直接送入乏风进气系统，通过与煤矿乏风进气的混合实现将其加热到反应温度，然后进入反应室进行催化氧化反应，经过回热系统的乏风排气的热量回收效率为100%，使氧化装置的热量回收效率较高。

2、采用将多个反应室组合在一起，并采用一套回热系统进行集中预热，可以大大减小整个装置的体积和占地面积；同时该种结构容易实现模块化设计与制造。

3、回热系统设有回热阀门，可以根据煤矿乏风进气状态（进气温度、甲烷浓度等）的变化，随时调整回热风量，有利于装置的稳定运行。

4、利用回热系统实现排气热量的回收利用，大大减少了整个装置的体积、占地面积和成本，同时因不受预热器的限制，排气的热量回收效率高。

5、使用燃烧器燃烧产生的高温气体进行加热起动，可以使用高浓度瓦斯、天然气、液化石油气等多种燃料，具有燃料灵活的优点；可以减少煤矿的用电负荷；比电加热方式起动速度快，有利于装置的快速起动。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1.乏风输送管 2.送风机 3.燃烧器 4.乏风进气总管 5.乏风进气支管6.扩张管 7.反应室壳体 8.保温层 9.催化剂陶瓷层 10.收缩管 11.乏风排气支管 12.乏风排气总管 13.回热入口管 14.回热风机 15.回热连接管 16.回热阀门

具体实施方式

在图1所示的实施例中：包括3个反应室，乏风输送管1经送风机2接乏风进气总管4，燃烧器3布置在乏风进气总管4上；每个反应室均由设有保温层8的反应室壳体7围成，反应室内布置催化剂陶瓷层9；每个反应室的入口均分别依次经扩张管6、乏风进气支管5接乏风进气总管4，每个反应室的出口均分别依次经收缩管10、乏风排气支管11接乏风排气总管12，乏风排气总管12的另一端与大气相连通；回热系统包括回热入口管13、回热风机14和设有回热阀门16的回热连接管15，其中回热入口管13的一端与乏风排气总管12，另一端依次经回热风机14、回热连接管15与乏风进气总管4相连通。