乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，包括兩個進排氣口擴張段、兩個一端開口的進排氣腔和反應室。每個進排氣腔內設有第一導流板，每個進排氣口擴張段內增設第二導流板，在每個進排氣口擴張段的外部上壁上增設一套第一機械調節機構，在每個進排氣腔的外部側壁上增設一套第二機械調節機構，第一導流板和第二導流板的轉動分別由第二機械調節機構和第一機械調節機構調節控制。本發明在進氣量波動較大的實際工況下能通過機械調節機構靈活調整導流板的傾斜角度，對不同的進氣工況有較好的適應性，保證反應室的進氣量和溫度均勻分布，提高裝置運行的可靠性和乏風瓦斯氧化率。
【專利說明】
乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統
技術領域
[0001]本發明提供一種乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，屬于煤礦通風瓦斯利用技術領域。
【背景技術】
[0002]煤礦生產過程中為了提高安全性，通常采用大量通風來排放煤礦瓦斯(稱為礦井乏風，Ventilat1n Air Methane，簡稱VAM)。甲燒是煤礦瓦斯和很多工業廢氣的主要成分，是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體，但同時也是優質潔凈的氣體能源。我國是煤炭生產大國，每年通過煤礦乏風排放的純甲烷在200億立方米以上，不僅造成了不可再生能源資源的巨大浪費，也嚴重污染了大氣環境。
[0003]乏風瓦斯體積濃度非常低(一般在0.1 %?0.75% )、風量和體積濃度波動范圍大的特點決定了很難利用傳統燃燒器直接進行燃燒。目前熱逆流氧化技術可以有效處理煤礦乏風，其原理是利用反應室內陶瓷氧化床的蓄熱特性形成高溫度場使甲烷氧化，并且通過換向流動反應技術維持氧化裝置穩定運行。為維持氧化過程的穩定性和可靠性，一個關鍵問題是保證反應室橫截面的溫度均衡性和高溫區的寬度。隨著熱逆流氧化裝置的乏風處理能力不斷加強，反應室的體積和橫截面積隨之不斷增大，其橫截面的溫度均衡性愈發重要。進氣均流系統是熱逆流氧化裝置中進行進氣流量分配的關鍵部件，可保證反應室內的乏風氧化放熱量亦分配均勻，對提升反應室橫截面的溫度均衡性和裝置的甲烷轉化率有重要意義。
[0004]中國專利文獻CN200920025061.8提供的乏風氧化裝置進排氣導流系統，在乏風氧化裝置上、下進排氣腔安裝了導流板，導流板一端通過固定軸鉸接在反應室蓄熱體上，導流板的活動端與高度控制裝置連接，導流板將爐體的上、下進排氣腔的進出風口均勻分割，從而調整反應室中的進氣量分布均勻，使反應室橫截面的溫度場均衡，提高氣體的氧化率。但是，該技術方案仍然存在不足，導流系統很難消除氧化裝置進、出口附近反應室內的流量高峰，且導流板的角度在裝置運行過程中無法靈活調整，對乏風流量波動較大的實際工況適應不佳，不能在進氣流量差別較大的情況下使蓄熱體橫截面保持較好的溫度均衡。另外，導流板的形狀采用直板，并且直接鉸接在反應室蓄熱體上，容易在導流板根部產生流動死角，使反應室內局部區域流量降低，影響到反應室橫截面的流量和溫度場均衡。除此之外，目前還未見有結構和性能都比較完善的乏風熱逆流氧化裝置的進排氣導流系統。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是彌補現有煤礦乏風瓦斯熱逆流氧化裝置進排氣導流系統的不足，提供一種乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，保證裝置反應室的進氣量和溫度均勻分布，提高裝置運行的可靠性和乏風瓦斯氧化率。
[0006]本發明的目的是由下述技術方案實現的:
[0007]—種乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，包括兩個進排氣口擴張段、兩個一端開口的進排氣腔和反應室，其中反應室的上、下側分別設置一進排氣腔，反應室與進排氣腔連通，每個進排氣腔的開口端對應與進排氣口擴張段連通，每個進排氣腔內均布有多個弧形導軌及第一導流板，每個第一導流板的活動端對應與一個弧形導軌滑動連接，第一導流板的另一端設置一水平方向的固定軸，固定軸的兩端均間隙穿出進排氣腔的側壁，其特征在于:
[0008]每個進排氣腔內設有4?6塊第一導流板，每塊第一導流板靠近固定軸端的形狀為弧形，另一端的形狀為直板，兩者平滑過渡，第一導流板的固定軸與反應室的距離為進排氣腔高度的1/10?1/5，每塊第一導流板的上表面均設有導流棉繩，導流棉繩在第一導流板表面采用曲折線的形式分布，導流棉繩的端頭延伸到進排氣腔外；
[0009]每個進排氣口擴張段的擴張角度為30°?60°，進排氣口擴張段內增設4?6塊第二導流板和與第二導流板對應的弧形導軌，其中第二導流板采用直板形導流板，弧形導軌水平固定安裝在進排氣口擴張段的內壁上，每個第二導流板的活動端與一個弧形導軌滑動連接、另一端設置一垂直方向的固定軸，固定軸的兩端均間隙穿出進排氣口擴張段的上、下壁;在每個進排氣口擴張段的外部上壁上增設一套第一機械調節機構，在每個進排氣腔的外部側壁上增設一套第二機械調節機構，其中:
[0010]第一機械調節機構包括經支撐水平安裝在進排氣口擴張段外部上壁上的雙向螺桿、固定在雙向螺桿端部的調節把手和與第二導流板個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪、傳動齒輪、齒輪軸、滑動連桿、凹槽軸和傳動把手，其中調節齒輪固定套裝在第二導流板的固定軸端部，齒輪軸和凹槽軸均間隙安裝在進排氣口擴張段的側壁上，傳動齒輪經齒輪軸安裝在進排氣口擴張段外部上壁上，且處于雙向螺桿與調節齒輪之間并與兩者嚙合，傳動齒輪沿齒輪軸滑動;滑動連桿一端與傳動齒輪固定連接，另一端在凹槽軸的凹槽內滑動;傳動把手固定安裝在凹槽軸的端部；
[0011]第二機械調節機構包括經支撐水平安裝在進排氣腔外部側壁上的單向螺桿、固定在單向螺桿端部的調節把手和與第一導流板個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪、傳動齒輪、齒輪軸、滑動連桿、凹槽軸和傳動把手，其中調節齒輪固定套裝在第一導流板的固定軸端部，齒輪軸和凹槽軸均間隙安裝在進排氣腔的側壁上，傳動齒輪經齒輪軸安裝在進排氣腔外部側壁上，且處于單向螺桿與調節齒輪之間并與兩者嚙合，傳動齒輪沿齒輪軸滑動;滑動連桿一端與傳動齒輪固定連接，另一端在凹槽軸的凹槽內滑動;傳動把手固定安裝在凹槽軸的端部。
[0012]所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，進排氣腔內第一導流板的角度沿氣流方向依次增大。
[0013]所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，進排氣口擴張段內，弧形導軌上設有與第二導流板活動端匹配的卡槽。
[0014]所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，其特征在于:單向螺桿驅動進排氣腔內的導流板同向轉動，雙向螺桿驅動進排氣口擴張段內的導流板關于進排氣口擴張段的中心對稱轉動。
[0015]其工作原理為:煤礦乏風依次經過熱逆流氧化裝置同側的進排氣口擴張段和進排氣腔進入反應室發生氧化反應，而后尾氣依次經過另一側的進排氣腔和進排氣口擴張段排出裝置，每隔一段時間，熱逆流氧化裝置內的氣流逆向流動。反應室上、下側沿流通截面縱向中心線的壓強差分布由兩個進排氣腔內的多個第一導流板進行調節，反應室上、下側沿流通截面橫向中心線的壓強差分布由兩個進排氣口擴張段內的多個第二導流板進行調節。第一導流板和第二導流板的轉動分別由對應的第二機械調節機構和第一機械調節機構調節控制。第一和第二機械調節機構均需轉動調節把手使對應的雙向或單向螺桿轉動，通過傳動齒輪傳動至調節齒輪，帶動固定軸和導流板轉動，進行第二或第一導流板的角度調節。轉動傳動把手使凹槽軸轉動，可帶動滑動連桿及與其固定的傳動齒輪，使傳動齒輪沿齒輪軸滑動，退出或進入與調節齒輪和雙向或單向螺桿的嚙合狀態。當需要單獨調節某一導流板的角度時，可使其余導流板對應的傳動齒輪退出嚙合狀態，只保留需調節的導流板對應的傳動齒輪進入嚙合狀態。當進氣流量增大時，通過兩套第一機械調節機構的調節使兩個進排氣口擴張段內的第二導流板對稱向進排氣口擴張段的中心轉動，通過兩套第二機械調節機構的調節使兩個進排氣腔內的第一導流板的角度均減小；當進氣流量減小時，對第二導流板和第一導流板的調節方式相反。最終反應室水平縱向和橫向的壓強差均達到均勻分布。
[0016]本發明與現有技術相比，主要優點和有益效果是:
[0017]1、該導流系統在進排氣口擴張段和進排氣腔內均布置了導流板，可以保證反應室流通截面的橫向和平縱向的進氣量分布均具有較好的均衡性。導流板的角度既可以統一調整，也可以逐個單獨調整，對乏風流量波動較大的實際工況適應較佳，可以在進氣流量差別較大的情況下使反應室橫截面保持較好的溫度均衡。
[0018]2、進排氣腔內每個導流板靠近固定軸端的形狀為弧形，另一端的形狀為直板，兩者平滑過渡，并且導流板靠近固定軸端與反應室保留一定間隙，避免了導流板產生流動死角導致反應室內局部流量降低，使反應室入口的進氣量分布均衡并連續，使熱氧化過程更加穩定可靠。
[0019]3、安裝在上、下進排氣腔內的導流板的上表面設有導流棉繩，可以將反應氣體的冷凝水傳導至氧化裝置主體外，防止冷凝水回流或被進氣帶入反應室，使反應室溫度降低。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例的結構示意圖。
[0021]圖2是圖1所示實施例結構的俯視圖。
[0022]圖3是圖2所示實施例的A-A剖面圖。
[0023]圖4是圖1所示實施例第二機械調節結構中C部分的放大結構示意圖。
[0024]圖5是圖1所示實施例中傳動齒輪、滑動連桿和凹槽軸的放大結構示意圖。
[0025]圖6是圖1所示實施例進排氣腔內第一導流板和弧形導軌的放大結構示意圖。
[0026]圖7是圖1所示實施例進排氣腔內第一導流板上導流棉繩的結構示意圖。
[0027]圖中:1、進排氣口擴張段2、進排氣腔 3、反應室 4、弧形導軌 5、第一導流板 6、固定軸 7、第二導流板 8、雙向螺桿 9、調節把手 10、調節齒輪 11、傳動齒輪 12、齒輪軸 13、滑動連桿 14、凹槽軸 15、傳動把手 16、單向螺桿17、導流棉繩 18、卡槽 19、支撐
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明做進一步說明。在圖1-7所示的實施例中:
[0029]反應室3的上、下側分別設置一進排氣腔2，反應室2與進排氣腔2連通，每個進排氣腔2的開口端對應與進排氣口擴張段I連通，每個進排氣腔2內均布有多個弧形導軌4及第一導流板5，每個第一導流板5的活動端對應與一個弧形導軌4滑動連接，第一導流板5的另一端設置一水平方向的固定軸6，固定軸6的兩端均間隙穿出進排氣腔2的側壁;每個進排氣腔2內設有4塊第一導流板5，每塊第一導流板5靠近固定軸6端的形狀為弧形，另一端的形狀為直板，兩者平滑過渡，第一導流板5的固定軸6與反應室3的距離為進排氣腔2高度的1/10;每塊第一導流板5的上表面均設有導流棉繩17，導流棉繩17在第一導流板5表面采用曲折線的形式分布，導流棉繩17的端頭延伸到進排氣腔2外。
[0030]每個進排氣口擴張段I的擴張角度為50°，進排氣口擴張段I內設置4塊第二導流板7和與第二導流板7對應的弧形導軌4，其中第二導流板7采用直板形導流板，弧形導軌4水平固定安裝在進排氣口擴張段I的內壁上，每個第二導流板7的活動端與一個弧形導軌4滑動連接、另一端設置一垂直方向的固定軸6，固定軸6的兩端均間隙穿出進排氣口擴張段I的上、下壁;在每個進排氣口擴張段I的外部上壁上設置一套第一機械調節機構，在每個進排氣腔2的外部側壁上設置一套第二機械調節機構。
[0031]第一機械調節機構包括經支撐19水平安裝在進排氣口擴張段I外部上壁上的雙向螺桿8、固定在雙向螺桿8端部的調節把手9和與第二導流板7個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪10、傳動齒輪11、齒輪軸12、滑動連桿13、凹槽軸14和傳動把手15，其中調節齒輪10固定套裝在第二導流板7的固定軸6端部，齒輪軸12和凹槽軸14均間隙安裝在進排氣口擴張段I的側壁上，傳動齒輪11經齒輪軸12安裝在進排氣口擴張段I外部上壁上，且處于雙向螺桿8與調節齒輪10之間并與兩者嚙合，傳動齒輪11沿齒輪軸12滑動;滑動連桿13—端與傳動齒輪11固定連接，另一端在凹槽軸14的凹槽內滑動;傳動把手15固定安裝在凹槽軸14的端部。
[0032]第二機械調節機構包括經支撐19水平安裝在進排氣腔2外部側壁上的單向螺桿16、固定在單向螺桿16端部的調節把手9和與第一導流板5個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪10、傳動齒輪11、齒輪軸12、滑動連桿13、凹槽軸14和傳動把手15，其中調節齒輪10固定套裝在第一導流板5的固定軸6端部，齒輪軸12和凹槽軸14均間隙安裝在進排氣腔2的側壁上，傳動齒輪11經齒輪軸12安裝在進排氣腔2外部側壁上，且處于單向螺桿16與調節齒輪10之間并與兩者嚙合，傳動齒輪11沿齒輪軸12滑動;滑動連桿13—端與傳動齒輪11固定連接，另一端在凹槽軸14的凹槽內滑動;傳動把手15固定安裝在凹槽軸14的端部。
[0033]進排氣腔2內第一導流板5的角度沿氣流方向依次增大;進排氣口擴張段I內，弧形導軌4上設有與第二導流板7活動端匹配的卡槽18;單向螺桿16驅動進排氣腔2內的第一導流板5同向轉動，雙向螺桿8驅動進排氣口擴張段I內的第二導流板7關于進排氣口擴張段I的中心對稱轉動。
【主權項】
1.一種乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，包括兩個進排氣口擴張段(I)、兩個一端開口的進排氣腔(2)和反應室(3)，其中反應室(3)的上、下側分別設置一進排氣腔(2)，反應室(2)與進排氣腔(2)連通，每個進排氣腔(2)的開口端對應與進排氣口擴張段(I)連通，每個進排氣腔(2)內均布有多個弧形導軌(4)及第一導流板(5)，每個第一導流板(5)的活動端對應與一個弧形導軌(4)滑動連接，第一導流板(5)的另一端設置一水平方向的固定軸(6)，固定軸(6)的兩端均間隙穿出進排氣腔(2)的側壁，其特征在于:每個進排氣腔(2)內設有4?6塊第一導流板(5)，每塊第一導流板(5)靠近固定軸(6)端的形狀為弧形，另一端的形狀為直板，兩者平滑過渡，第一導流板(5)的固定軸(6)與反應室(3)的距離為進排氣腔(2)高度的1/10?1/5，每塊第一導流板(5)的上表面均設有導流棉繩(17)，導流棉繩(17)在第一導流板(5)表面采用曲折線的形式分布，導流棉繩(17)的端頭延伸到進排氣腔(2)外； 每個進排氣口擴張段(I)的擴張角度為30°?60°，進排氣口擴張段(I)內增設4?6塊第二導流板(7)和與第二導流板(7)對應的弧形導軌(4)，其中第二導流板(7)采用直板形導流板，弧形導軌(4)水平固定安裝在進排氣口擴張段(I)的內壁上，每個第二導流板(7)的活動端與一個弧形導軌(4)滑動連接、另一端設置一垂直方向的固定軸(6)，固定軸(6)的兩端均間隙穿出進排氣口擴張段(I)的上、下壁;在每個進排氣口擴張段(I)的外部上壁上增設一套第一機械調節機構，在每個進排氣腔(2)的外部側壁上增設一套第二機械調節機構，其中: 第一機械調節機構包括經支撐(19)水平安裝在進排氣口擴張段(I)外部上壁上的雙向螺桿(8)、固定在雙向螺桿(8)端部的調節把手(9)和與第二導流板(7)個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪(10)、傳動齒輪(11)、齒輪軸(12)、滑動連桿(13)、凹槽軸(14)和傳動把手(15)，其中調節齒輪(10)固定套裝在第二導流板(7)的固定軸(6)端部，齒輪軸(12)和凹槽軸(14)均間隙安裝在進排氣口擴張段(I)的側壁上，傳動齒輪(11)經齒輪軸(12)安裝在進排氣口擴張段(I)外部上壁上，且處于雙向螺桿(8)與調節齒輪(10)之間并與兩者嚙合，傳動齒輪(11)沿齒輪軸(12)滑動;滑動連桿(13) —端與傳動齒輪(11)固定連接，另一端在凹槽軸(14)的凹槽內滑動;傳動把手(15)固定安裝在凹槽軸(14)的端部；第二機械調節機構包括經支撐(19)水平安裝在進排氣腔(2)外部側壁上的單向螺桿(16)、固定在單向螺桿(16)端部的調節把手(9)和與第一導流板(5)個數相等的調節單元，每個調節單元均包括調節齒輪(10)、傳動齒輪(11)、齒輪軸(12)、滑動連桿(13)、凹槽軸(14)和傳動把手(15)，其中調節齒輪(10)固定套裝在第一導流板(5)的固定軸(6)端部，齒輪軸(12)和凹槽軸(14)均間隙安裝在進排氣腔(2)的側壁上，傳動齒輪(11)經齒輪軸(12)安裝在進排氣腔(2)外部側壁上，且處于單向螺桿(16)與調節齒輪(10)之間并與兩者嚙合，傳動齒輪(11)沿齒輪軸(12)滑動;滑動連桿(13) —端與傳動齒輪(11)固定連接，另一端在凹槽軸(14)的凹槽內滑動;傳動把手(15)固定安裝在凹槽軸(14)的端部。2.如權利要求1所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，其特征在于:進排氣腔(2)內第一導流板(5)的角度沿氣流方向依次增大。3.如權利要求1所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，其特征在于:進排氣口擴張段(I)內，弧形導軌(4)上設有與第二導流板(7)活動端匹配的卡槽(18)。4.如權利要求1所述的乏風熱逆流氧化裝置機械調節式進排氣導流系統，其特征在于:單向螺桿(16)驅動進排氣腔(2)內的第一導流板(5)同向轉動，雙向螺桿(8)驅動進排氣口擴張段(I)內的第二導流板(7)關于進排氣口擴張段(I)的中心對稱轉動。
【文檔編號】E21F7/00GK105822340SQ201610230149
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月13日
【發明人】毛明明, 劉永啟, 劉瑞祥, 王延遐, 鄭斌, 齊曉霓, 孟建, 尤彥彥, 楊彬彬, 孫鵬, 呂金升
【申請人】山東理工大學