雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)，屬于煤礦通風(fēng)瓦斯利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦生產(chǎn)過(guò)程中為了提高安全性，通常采用大量通風(fēng)來(lái)排放煤礦瓦斯(稱為礦井乏風(fēng)，Ventilat1n Air Methane，簡(jiǎn)稱VAM)。甲燒是煤礦瓦斯和很多工業(yè)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(shí)也是優(yōu)質(zhì)潔凈的氣體能源。我國(guó)是煤炭生產(chǎn)大國(guó)，每年通過(guò)煤礦乏風(fēng)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(fèi)，也嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境。
[0003]乏風(fēng)瓦斯體積濃度非常低(一般在0.1 %?0.75% )、風(fēng)量和體積濃度波動(dòng)范圍大的特點(diǎn)決定了很難利用傳統(tǒng)燃燒器直接進(jìn)行燃燒。山東理工大學(xué)提出了預(yù)熱催化氧化技術(shù)，反應(yīng)室采用負(fù)載有貴金屬催化劑的蜂窩陶瓷氧化床對(duì)煤礦乏風(fēng)進(jìn)行有效催化氧化，同時(shí)利用間壁式換熱器回收排氣的熱量預(yù)熱進(jìn)氣實(shí)現(xiàn)熱量反饋，以達(dá)到自熱維持的熱平衡狀態(tài)。該技術(shù)的氧化溫度場(chǎng)穩(wěn)定可靠，而且熱量回收率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流動(dòng)阻力小，非常經(jīng)濟(jì)可行。反應(yīng)室內(nèi)溫度分布的均勻性對(duì)預(yù)熱催化氧化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行有重要影響，溫度分布不均可以造成局部低溫、燃燒熄火;或者局部高溫形成溫度梯度，產(chǎn)生熱應(yīng)力，氧化床變形毀壞;溫度過(guò)高還將破壞催化劑的穩(wěn)定性，導(dǎo)致催化劑活性降低甚至消失。隨著預(yù)熱催化氧化裝置的乏風(fēng)處理能力不斷加強(qiáng)，反應(yīng)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(fā)重要。進(jìn)氣均流系統(tǒng)是預(yù)熱催化氧化裝置中進(jìn)行進(jìn)氣流量分配的關(guān)鍵部件，可保證反應(yīng)室內(nèi)的乏風(fēng)氧化放熱量亦分配均勻，對(duì)提升氧化床橫截面的溫度均衡性和裝置的甲烷轉(zhuǎn)化率有重要意義。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN201110089161.9提供的煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器的進(jìn)排氣導(dǎo)流裝置，包括有進(jìn)氣總管、進(jìn)氣支管、進(jìn)氣擴(kuò)口管、進(jìn)氣布風(fēng)箱、反應(yīng)室、排氣集氣箱、排氣收縮管、排氣支管和排氣總管，在進(jìn)氣擴(kuò)口管、進(jìn)氣布風(fēng)箱、排氣集氣箱和排氣收縮管內(nèi)均設(shè)有導(dǎo)流板，使乏風(fēng)在催化反應(yīng)室內(nèi)的流通截面上的分布均勻，降低了進(jìn)氣流動(dòng)阻力。但是，該技術(shù)方案仍然存在不足，導(dǎo)流板的角度在裝置運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法靈活調(diào)整，對(duì)乏風(fēng)流量波動(dòng)較大的實(shí)際工況適應(yīng)不佳，不能在進(jìn)氣流量差別較大的情況下使反應(yīng)室橫截面保持較好的溫度均衡。另外，導(dǎo)流板的布置數(shù)量較少，不能起到較好的導(dǎo)流效果，對(duì)反應(yīng)室橫截面的流量均衡提升效果有限。除此之外，目前還未見(jiàn)有結(jié)構(gòu)和性能都比較完善的乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化器的進(jìn)氣均流系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是彌補(bǔ)現(xiàn)有煤礦乏風(fēng)預(yù)熱催化氧化裝置的進(jìn)氣均流技術(shù)的不足，提供一種雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)，保證反應(yīng)室的進(jìn)氣量和溫度均勻分布，提高裝置運(yùn)行的可靠性和乏風(fēng)瓦斯氧化率。
[0006]本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)，包括進(jìn)氣總管、進(jìn)氣支管、進(jìn)氣擴(kuò)口管、兩個(gè)進(jìn)氣腔、兩個(gè)并排的反應(yīng)室、排氣腔和排氣總管，其中兩個(gè)反應(yīng)室的外側(cè)分別與兩個(gè)進(jìn)氣腔連通，兩個(gè)反應(yīng)室的內(nèi)側(cè)均與排氣腔連通，排氣腔與排氣總管連通，排氣腔內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板;每個(gè)進(jìn)氣腔均依次經(jīng)過(guò)一個(gè)進(jìn)氣擴(kuò)口管、一個(gè)設(shè)有調(diào)節(jié)閥的進(jìn)氣支管與進(jìn)氣總管連通，其特征在于:
[0008]在每個(gè)進(jìn)氣擴(kuò)口管的外壁上增設(shè)一套第一機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在每個(gè)進(jìn)氣腔的側(cè)壁上增設(shè)一套第二機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu);在每個(gè)進(jìn)氣擴(kuò)口管內(nèi)和進(jìn)氣腔內(nèi)均增設(shè)一個(gè)固定開(kāi)槽均流板和一個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板，其中進(jìn)氣擴(kuò)口管內(nèi)的固定開(kāi)槽均流板水平固定安裝，進(jìn)氣腔內(nèi)的固定開(kāi)槽均流板豎直固定安裝;每個(gè)固定開(kāi)槽均流板的兩側(cè)安裝有滑軌和滑塊，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板固定在滑塊上，可沿滑軌在固定開(kāi)槽均流板表面滑動(dòng);對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣擴(kuò)口管內(nèi)的滑動(dòng)開(kāi)槽均流板，進(jìn)氣擴(kuò)口管的外壁上開(kāi)一水平長(zhǎng)槽，對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣腔內(nèi)的滑動(dòng)開(kāi)槽均流板，進(jìn)氣腔的一側(cè)壁上也開(kāi)一豎直長(zhǎng)槽，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板端部經(jīng)對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)槽伸出到外部，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板伸出到外部的端部安裝有齒條;進(jìn)氣擴(kuò)口管內(nèi)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上的齒條與對(duì)應(yīng)的第一機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，進(jìn)氣腔內(nèi)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上的齒條與對(duì)應(yīng)的第二機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接；
[0009]安裝在進(jìn)氣腔內(nèi)的固定開(kāi)槽均流板上開(kāi)有6?10個(gè)垂直于滑軌方向的槽，相鄰槽之間的間距相等，均為進(jìn)氣腔高度的1/30?1/20，槽的寬度從進(jìn)氣腔開(kāi)口向內(nèi)依次逐漸增大，固定開(kāi)槽均流板與反應(yīng)室的距離為進(jìn)氣腔長(zhǎng)度的1/10?1/5;
[0010]在同一進(jìn)氣腔內(nèi)，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板的長(zhǎng)度短于固定開(kāi)槽均流板，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上的槽與固定開(kāi)槽均流板上的槽的方向相同，槽的寬度從進(jìn)氣腔開(kāi)口向內(nèi)依次逐漸增大；滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上的槽數(shù)比固定開(kāi)槽均流板上的槽數(shù)少兩個(gè)，進(jìn)氣之前兩者的槽錯(cuò)開(kāi);除位于滑動(dòng)開(kāi)槽均流板中心的兩個(gè)槽，其它相鄰槽間距相等，均為進(jìn)氣腔高度的1/30?1/20，位于滑動(dòng)開(kāi)槽均流板中心的兩個(gè)槽之間的間距是其它相鄰槽間距的1.5?3倍；當(dāng)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板在固定開(kāi)槽均流板的表面滑動(dòng)時(shí)，兩者槽重疊的寬度在靠近開(kāi)口側(cè)和遠(yuǎn)離開(kāi)口側(cè)的變化趨勢(shì)相反:進(jìn)氣量增大時(shí)，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板由內(nèi)側(cè)向開(kāi)口側(cè)滑動(dòng)，使靠近開(kāi)口側(cè)槽重疊的寬度減小，而靠近內(nèi)側(cè)槽重疊的寬度增大；
[0011 ]進(jìn)氣擴(kuò)口管的擴(kuò)張角度為30°?60° ;在同一個(gè)進(jìn)氣擴(kuò)口管內(nèi)，固定開(kāi)槽均流板上開(kāi)有6?10個(gè)垂直于滑軌方向的槽，相鄰槽之間的間距相等，均為進(jìn)氣擴(kuò)口管寬度的1/30?1/20，槽的寬度從固定開(kāi)槽均流板的中心到兩側(cè)逐漸增大;滑動(dòng)開(kāi)槽均流板為兩個(gè)，每個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板的長(zhǎng)度為固定開(kāi)槽均流板長(zhǎng)度的1/3?2/5，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上開(kāi)的槽與固定開(kāi)槽均流板上槽的方向相同，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上的槽數(shù)為固定開(kāi)槽均流板上槽數(shù)的1/4?1/3，每個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板上槽的寬度從進(jìn)氣擴(kuò)口管的中心向兩側(cè)逐漸增大，進(jìn)氣之前滑動(dòng)開(kāi)槽均流板與固定開(kāi)槽均流板上的槽錯(cuò)開(kāi)；以進(jìn)氣擴(kuò)口管的中心為參照，兩個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板關(guān)于中心對(duì)稱布置且對(duì)稱滑動(dòng)，當(dāng)兩個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板對(duì)稱滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)開(kāi)槽均流板和固定開(kāi)槽均流板上槽重疊的寬度在中心和兩側(cè)位置的變化趨勢(shì)相反:當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí)，兩個(gè)滑動(dòng)開(kāi)槽均流板對(duì)稱向中心滑動(dòng)，使位于中心槽的重疊寬度減小，而位于兩側(cè)槽的重疊寬度增大。
[0012]第一機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括經(jīng)支撐水平安裝在進(jìn)氣擴(kuò)口管外壁上的雙向螺桿、固定在雙向螺桿端部的調(diào)節(jié)把手和多個(gè)傳動(dòng)齒輪，其中傳動(dòng)齒輪經(jīng)齒輪軸安裝在進(jìn)氣擴(kuò)口管外壁上，且處于雙向螺桿與齒條之間并與兩者嚙合；
[0013]第二機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括經(jīng)支撐豎直安裝在進(jìn)氣腔外部側(cè)壁上的單向螺桿、固定在單向螺桿端部的調(diào)節(jié)把手和多個(gè)傳動(dòng)齒輪，其中傳動(dòng)齒輪經(jīng)齒輪軸安裝在進(jìn)氣腔側(cè)壁上，且處于單向螺桿與齒條之間并與兩者嚙合。
[0014]所述的雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)，排氣腔內(nèi)靠近反應(yīng)室的一側(cè)均布有I排導(dǎo)流板，每排4?6塊導(dǎo)流板，每塊導(dǎo)流板固定安裝在排氣腔內(nèi)壁上，與反應(yīng)室的夾角為40°?60°，導(dǎo)流板靠近反應(yīng)室端的形狀為弧形，另一端的形狀為直板，兩者平滑過(guò)渡。
[0015]所述的雙反應(yīng)室預(yù)熱催化氧化裝置機(jī)械調(diào)節(jié)式進(jìn)氣均流系統(tǒng)，進(jìn)氣總管和兩個(gè)進(jìn)氣支管的連通處布置有導(dǎo)流