專利名稱：礦井乏風氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種治理和利用礦井乏風瓦斯的礦井乏風氧化裝置，屬于低濃度有機氣 體熱逆流氧化裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤礦瓦斯的主要成分為甲垸，燃燒后很少產(chǎn)生污染物，屬優(yōu)質(zhì)潔凈氣體能源。但瓦斯同 時也是煤礦生產(chǎn)中最大的安全隱患。為了提高煤礦生產(chǎn)的安全性，通常采用大量通風來排放 煤礦瓦斯(稱為礦井乏風)。幾乎所有的煤礦沒有嘗試回收和處理乏風中的甲垸，而直接將 其排放到大氣之中，這不僅造成能源的巨大浪費，而且對大氣環(huán)境造成了嚴重的污染。礦井 乏風具有以下三個特點(1)風排量巨大， 一個典型礦井主排風口的乏風量為100-250m3/s;
(2)瓦斯一般小于1%; (3)瓦斯?jié)舛炔▌臃秶?。這些特點決定了煤礦乏風瓦斯很難利用 傳統(tǒng)燃燒器在沒有輔助燃料的情況下直接進行燃燒。煤礦乏風瓦斯的有效利用方法是采用逆 流氧化技術(shù)。逆流氧化技術(shù)按照氧化機理可分為熱逆流反應器和催化逆流反應器兩種。這兩 種反應器的基本工作原理和構(gòu)造大體相同，主要區(qū)別是催化逆流反應器使用了氧化催化劑， 降低了瓦斯氧化所需要的溫度，但是也大幅度增加了設(shè)備成本和維護費用。MEGTEC公司采 用熱逆流反應器(VOCSIDIZER)處理礦井乏風中的甲垸，并回收其能量。VOCSIDIZER采 用氣體和蓄熱陶瓷氧化床之間的再生熱交換原理，首先用電加熱器將蓄熱陶瓷氧化床加熱到 IOO(TC左右，礦井乏風以一個方向流入和通過反應器，氣體被蓄熱陶瓷加熱，溫度不斷提高， 直至甲垸氧化。然后，氧化的熱氣體繼續(xù)向床的另一邊移動，把熱量傳遞給蓄熱陶瓷而逐漸 降熱。隨著氣體的不斷進入，氧化床入口一側(cè)溫度逐漸降低，出口側(cè)溫度逐漸升高。在入口 側(cè)沒有足夠的熱量將氣體加熱到氧化溫度以前，開始換向，氣體流動發(fā)生反轉(zhuǎn)。該反應器的 關(guān)鍵是要將送入反應器中的氣體不斷變換運動方向，使氧化床在流動方向上的中心區(qū)域始終 保持高溫，以保證氧化過程的自維持。我國開發(fā)的"煤礦乏風甲烷氧化裝置"
(200620081956.X)，采用臥式氧化床結(jié)構(gòu)，其原理與VOCSIDIZER基本相同。由于礦井乏 風量巨大，目前開發(fā)的煤礦乏風甲垸氧化裝置處理礦井乏風的能力一般為2.5~12萬立方米/ 小時，而乏風在氧化裝置內(nèi)部的流速較小， 一般小于1.2米/秒，氧化裝置的氧化床流通截面 積為12.5 60平方米之間。對于如此大的流通截面積，如果不采取乏風分配技術(shù)措施，難于保證乏風在氧化床流通截面上的流速均勻。如果流速均勻差別較大，流通截面上氧化甲烷的 量也差別較大，勢必造成氧化床流通截面溫度分布不均勻，有些部位溫度較高、有些部位溫 度較低。溫度高的部位容易造成蓄熱陶瓷破壞，降低了氧化裝置的壽命；在溫度低的部位， 甲烷氧化不完全，降低了氧化裝置的氧化率。上述的幾種氧化裝置在上下側(cè)(臥式氧化裝置 為左右側(cè))均采用一個進風口和出風口，為了提高乏風在氧化床流通截面上的流速均勻性， 采用了很高的送風壓力，這勢必增大了電能的消耗。
上述的幾種氧化裝置采用定時換向。由于氧化裝置在上下兩側(cè)(臥式氧化裝置為左右兩 側(cè))的氣路流通面積和流通阻力很難做到完全一致。由于氧化床兩側(cè)流場存在著微小差異， 氧化裝置經(jīng)過長期運行以后，會產(chǎn)生高溫區(qū)偏離氧化床中心的現(xiàn)象，嚴重時氧化床將不能自 維持反應。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種立式礦井乏風瓦斯的礦井乏風氧化裝置，對分別從氧化床 進入的乏風流量進行調(diào)節(jié)，保證其流量一致，并在氧化床入口處對乏風進行導向和分配，使 流過氧化床截面上的乏風分布均勻。其技術(shù)方案為
一種礦井乏風氧化裝置，包括設(shè)有保溫層的陶瓷氧化床，其特征在于增設(shè)多組乏風分 配調(diào)節(jié)裝置，包括排氣管、乏風進氣管、控制閥、甲烷傳感器、四通換向閥和流量調(diào)節(jié)閥， 其中甲垸傳感器分別設(shè)置在排氣管和安裝有控制閥的乏風進氣管上，排氣管和乏風進氣管接 四通換向閥，并且在四通換向閥的上下兩側(cè)對稱布置著2個氣體通路，每個氣體通路中各有 一個流量調(diào)節(jié)閥、 一級導向分配器和二級導向分配器，其中2個二級導向分配器對稱布置在陶 瓷氧化床的上下兩側(cè)，并與一級導向分配器相連通。
所述的礦井乏風氧化裝置， 一級導向分配器內(nèi)布置著多個立導流板，多個立導流板沿一 級導向分配器的軸向縱向分布，將一級導向分配器的出風口均勻間隔成多個。
所述的礦井乏風氧化裝置，二級導向分配器內(nèi)布置著多個橫導流板，多個橫導流板沿二 級導向分配器的軸向橫向分布，且由內(nèi)到外各橫導流板的長度依次加長，將二級導向分配器 的出風口均勻間隔成多個。
所述的礦井乏風氧化裝置，陶瓷氧化床內(nèi)設(shè)有多個熱電偶。
其工作原理為首先用加熱系統(tǒng)將陶瓷氧化床中心部位的陶瓷蓄熱體加熱到100(TC左右。 礦井乏風從進氣管，經(jīng)過控制閥和四通換向閥進入上側(cè)的氣體通路。乏風經(jīng)過上側(cè)的流量調(diào) 節(jié)閥進入一級導向分配器。在一級導向分配器內(nèi)，乏風在立導流板的作用下沿一級導向分配 器的軸向形成均勻流動，然后進入二級導向分配器。在二級導向分配器內(nèi)，乏風在橫導流板的作用下沿二級導向分配器的軸向形成均勻流動。乏風均勻地進入陶瓷氧化床，被蓄熱陶瓷 加熱，溫度不斷提高，直至乏風中的甲烷氧化成二氧化碳和水。然后，氧化的熱氣體繼續(xù)向 前移動，把熱量傳遞給陶瓷氧化床的蓄熱陶瓷而逐漸降溫，最后通過下側(cè)的二級導向分配器、 一級導向分配器、流量調(diào)節(jié)閥進入四通換向閥和排氣管，排到外界。
隨著乏風氣體的不斷進入，陶瓷氧化床上側(cè)溫度逐漸降低，下側(cè)溫度逐漸升高。在上側(cè) 沒有足夠的熱量將乏風加熱到甲垸氧化溫度以前，控制四通換向閥反轉(zhuǎn)，乏風經(jīng)過下側(cè)的流 量調(diào)節(jié)閥、 一級導向分配器、二級導向分配器進入陶瓷氧化床。氧化的熱氣體經(jīng)過上側(cè)的二 級導向分配器、 一級導向分配器、流量調(diào)節(jié)閥進入四通換向閥和排氣管，排到外界。如此反 復循環(huán)。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其主要優(yōu)點是
(1) 在四通換向閥的上下兩側(cè)的氣體通路上裝有流量調(diào)節(jié)闊，通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開 度，使得從上下兩側(cè)進入氧化床的乏風流量相等，避免因氧化床兩側(cè)流場存在著微小差異而 導致高溫區(qū)偏離氧化床中心的現(xiàn)象，從而保證氧化裝置長期穩(wěn)定運行。
(2) 在一級導向分配器和二級導向分配器的導流和分配作用下，乏風進入陶瓷氧化床時， 沿著氧化床流通橫截面上分配均勻，流速一致，從而使氧化床截面上氧化甲垸的量相同，溫 度分布均勻，既提高了整體甲垸氧化率，又提高氧化裝置的工作可靠性，延長了使用壽命。
圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示實施例中一級導向分配器的A-A剖面圖； 圖3是圖1所示實施例中二級導向分配器的B-B剖面圖； 圖4是圖1所示實施例的俯視圖。
圖中1、 一級導向分配器2、 二級導向分配器3、支撐網(wǎng)4、陶瓷氧化床 5、 熱電偶6、保溫層7、金屬殼體8、橫導流板9、立導流板10、流量調(diào)節(jié)閥 11、 四通換向閥12、甲烷傳感器13、控制闊14、乏風進氣管15、排氣管16、管道具體實施方式
在圖l-4所示的實施例中，陶瓷氧化床4上設(shè)有4組乏風分配與調(diào)節(jié)裝置。每組乏風分 配調(diào)節(jié)裝置中，甲烷傳感器12分別設(shè)置在排氣管15和安裝有控制閥13的乏風進氣管14上， 排氣管15和乏風進氣管14接四通換向閥11，并且在四通換向閥11的上下兩側(cè)對稱布置著2 個氣體通路，每個氣體通路中各有一個流量調(diào)節(jié)閥10、 一級導向分配器l和二級導向分配器 2,其中2個二級導向分配器2對稱布置在陶瓷氧化床4的上下兩側(cè)，并與一級導向分配器1相連通。每個一級導向分配器l內(nèi)布置著多個立導流板9，多個立導流板9沿一級導向分配 器1的軸向縱向分布，將一級導向分配器1的出風口均勻間隔成多個，每個二級導向分配器 2內(nèi)布置著多個橫導流板8,多個橫導流板8沿二級導向分配器2的軸向橫向分布，且由內(nèi)(鄰 近陶瓷氧化床4)到外各橫導流板8的長度依次加長，將二級導向分配器2的出風口均勻間 隔成多個，這樣在一級導向分配器1和二級導向分配器2的導流和分配作用下，乏風在陶瓷 氧化床4流通橫截面上分配均勻，流速一致，從而使陶瓷氧化床4截面上氧化甲烷的量相同， 溫度分布均勻。
權(quán)利要求1、一種礦井乏風氧化裝置，包括設(shè)有保溫層(6)的陶瓷氧化床(4)，其特征在于增設(shè)多組乏風分配與調(diào)節(jié)裝置，包括排氣管(15)、乏風進氣管(14)、控制閥(13)、甲烷傳感器(12)、四通換向閥(11)和流量調(diào)節(jié)閥(10)，其中甲烷傳感器(12)分別設(shè)置在排氣管(15)和安裝有控制閥(13)的乏風進氣管(14)上，排氣管(15)和乏風進氣管(14)接四通換向閥(11)，并且在四通換向閥(11)的上下兩側(cè)對稱布置著2個氣體通路，每個氣體通路中各有一個流量調(diào)節(jié)閥(10)、一級導向分配器(1)和二級導向分配器(2)，其中2個二級導向分配器(2)對稱布置在陶瓷氧化床(4)的上下兩側(cè)，并與一級導向分配器(1)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井乏風氧化裝置，其特征在于 一級導向分配器(1)內(nèi)布置著多個立導流板(9)，多個立導流板(9)沿一級導向分配器(1)的軸向縱向分布，將一 級導向分配器(1)的出風口均勻間隔成多個。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井乏風氧化裝置，其特征在于二級導向分配器(2)內(nèi)布 置著多個橫導流板(8)，多個橫導流板(8)沿二級導向分配器(2)的軸向橫向分布，且由 內(nèi)到外各橫導流板(8)的長度依次加長，將二級導向分配器(2)的出風口均勻間隔成多個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井乏風氧化裝置，其特征在于陶瓷氧化床(4)內(nèi)設(shè)有多 個熱電偶(5)。
專利摘要本實用新型提供一種礦井乏風氧化裝置，包括設(shè)有保溫層的陶瓷氧化床，其特征在于增設(shè)多組乏風分配調(diào)節(jié)裝置，包括排氣管、乏風進氣管、控制閥、甲烷傳感器、四通換向閥和流量調(diào)節(jié)閥，其中甲烷傳感器分別設(shè)置在排氣管和安裝有控制閥的乏風進氣管上，排氣管和乏風進氣管接四通換向閥，并且在四通換向閥的上下兩側(cè)對稱布置著2個氣體通路，每個氣體通路中各有一個流量調(diào)節(jié)閥、一級導向分配器和二級導向分配器，其中2個二級導向分配器對稱布置在陶瓷氧化床的上下兩側(cè)，并與一級導向分配器相連通。本裝置能對分別從氧化床進入的乏風流量進行調(diào)節(jié)，保證其流量一致，并在氧化床入口處對乏風進行導向和分配，使流過氧化床截面上的乏風分布均勻。
文檔編號E21F5/00GK201292859SQ200820224339
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者劉永啟, 劉瑞祥, 高振強 申請人:山東理工大學