專利名稱：煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，屬于超低濃度甲烷氧化技術領域。
背景技術：
我國每年通過煤礦乏風排放大量的瓦斯，對煤礦乏風瓦斯進行綜合治理，不僅可有效地減少溫室氣體排放，也可以回收其中的能量進行利用。煤礦乏風瓦斯?jié)舛确浅５褪侵萍s其利用的難題，目前的主要利用方法有熱逆流氧化技術、催化逆流氧化技術和預熱催化氧化技術等。熱逆流氧化技術采用氣體和氧化床之間的再生熱交換原理，首先用加熱啟動裝置將氧化床加熱到1000°c左右，煤礦乏風以一個方向流入和通過氧化床，氣體被氧化床加熱，溫度不斷提高，直至甲烷氧化；然后，氧化的熱氣體繼續(xù)向氧化床的另一邊移動，把熱量傳遞給氧化床而逐漸降熱；隨著氣體的不斷進入，氧化床入口一側溫度逐漸降低，出口側溫度逐漸升高；在入口側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。瑞典的MEGTEC公司、我國的山東理工大學、勝利油田勝利動力機械集團有限公司、淄博淄柴新能源有限公司等單位先后開發(fā)了煤礦乏風瓦斯熱逆流氧化裝置，并在煤礦現場進行了應用。催化逆流氧化技術的基本工作原理和構造與熱逆流氧化技術大體相同，主要區(qū)別是催化逆流氧化技術使用了氧化催化劑，降低了瓦斯氧化所需要的溫度。加拿大礦物與能源技術中心(CANMET)現在已經開發(fā)出了實驗室規(guī)模的催化甲烷逆流反應器， 并在該裝置上進行了煤礦乏風瓦斯催化氧化模擬試驗；我國的北京化工大學自主開發(fā)的催化逆流氧化技術于2009年通過了技術鑒定。預熱催化氧化技術是利用預熱器實現氧化后的熱氣體與新鮮的煤礦乏風之間的熱交換，將煤礦乏風預熱到甲烷能夠自行催化氧化的溫度，然后進入催化反應器，煤礦乏風中的甲烷在催化反應器內氧化成二氧化碳和水。與熱逆流氧化裝置和催化逆流氧化裝置相比，煤礦乏風瓦斯預熱催化氧化器具有結構緊湊、占地面積小、流動阻力小等優(yōu)點。特別是具有多反應室的煤礦乏風瓦斯預熱催化氧化器結構更為緊湊。但是，每個礦井的乏風流量很大，比如一個典型礦井的乏風流量為5000 IOOOOm3/ min0為了能夠盡量處理更多的煤礦乏風瓦斯，即使是具有多反應室的煤礦乏風瓦斯預熱催化氧化器，每個反應室的氧化床流通橫截面積都比較大，如果不采取乏風導流與分配技術措施，容易導致如下問題或不足(1)氧化床流通截面上的煤礦乏風流速分配不均勻，流通截面上甲烷質量流量和氧化放熱量也不均勻，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，降低了氧化器的壽命；在溫度低的部位，甲烷氧化不完全，降低了甲烷氧化率，甚至導致氧化器工作不穩(wěn)定；( 進排氣系統(tǒng)流通截面積變化很大，容易產生渦流和分離，造成較大的流動阻力損失，增大了系統(tǒng)的能耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，對每個反應室的進、排氣體進行導流和流量調節(jié)，使乏風均勻地進入各個反應室的氧化床，在氧化床流通截面流量上均勻地氧化放熱，并減少進、排氣流動阻力損失，有效地克服或避免上述現有技術中存在的問題或不足。其技術方案為一種煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，煤礦乏風瓦斯預熱催化氧化器的多反應室進、排氣導流分配裝置，其特征在于包括有進氣總管、進氣支管、進氣擴口管、 進氣布風箱、反應室、排氣集氣箱、排氣收縮管、排氣支管和排氣總管，其中，并排排列的反應室數量為偶數，位于最外端的兩個反應室的外側與進氣布風箱連通，排氣集氣箱和進氣布風箱依次間隔設置在相鄰的兩反應室之間、并分別與反應室連通，即每個反應室均與一個進氣布風箱和一個排氣集氣箱連通，每個進氣布風箱均依次經過一個進氣擴口管、一個設有調節(jié)閥的進氣支管與進氣總管連通，每個排氣集氣箱均依次經過一個排氣收縮管、一個排氣支管與排氣總管連通，且進氣擴口管、進氣布風箱、排氣集氣箱、排氣收縮管內均設有導流板。所述的煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，設置在進氣擴口管內的導流板為一個或多個擴口導流板，在進氣擴口管內水平排放，設置在進氣布風箱內的導流板包括水平進氣導流板和垂直進氣導流板，其中水平進氣導流板包括一個或多個，貫穿整個進氣布風箱，頭端對應與擴口導流板的末端連接，垂直進氣導流板遠離進氣擴口管的末端彎向反應室，使出風口朝向反應室，位于最外端的兩個進氣布風箱內設有一個或多個垂直進氣導流板，其余進氣布風箱內設有多個垂直進氣導流板，多個垂直進氣導流板以進氣布風箱的中間垂直面為對稱面對稱布置，該對稱面平行于垂直進氣導流板靠近進氣擴口管的頭端部分。所述的煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，設置在排氣收縮管內的導流板為一個或多個收縮導流板，在排氣收縮管內水平排放，設置在排氣集氣箱的內導流板包括一個或多個水平排氣導流板和多個垂直排氣導流板，其中水平排氣導流板貫穿整個排氣集氣箱，末端對應與收縮導流板的頭端連接，垂直排氣導流板的頭端彎向反應室，使進風口朝向反應室，每個排氣集氣箱內的多個垂直排氣導流板，以排氣集氣箱的中間垂直面為對稱面對稱布置，該對稱面平行于垂直排氣導流板靠近排氣收縮管的末端部分。本發(fā)明的主要優(yōu)點和有益效果是1、在各個進氣支管內設置調節(jié)閥對乏風流量進行調節(jié)，可以保證進入每個反應室的乏風流量均勻。2、乏風在進入各個反應室時，通過擴口導流板、水平排氣導流板和垂直排氣導流板的導流，一方面可以使乏風在催化反應室內的流通截面上分布均勻，提高了預熱催化反應器的運行穩(wěn)定性，另一方面可以有效避免進氣渦流和分離的產生，降低了進氣流動阻力； 水平排氣導流板、垂直排氣導流板和收縮導流板可以有效避免排氣渦流和分離的產生，因而整個裝置的進、排氣流動阻力較小，可以有效地降低風機的功率，提高裝置的運行經濟性。


圖1是本發(fā)明實施例的俯視剖面圖。圖2是圖1的A-A剖面圖。
圖3是圖1的B-B剖面圖。圖4是圖1的C-C剖面圖。圖中1.反應室 2.進氣布風箱 3.垂直進氣導流板 4.進氣擴口管 5.擴口導流板6.進氣支管7.調節(jié)閥8.進氣總管9.排氣集氣箱10.垂直排氣導流板11.排氣收縮管12.收縮導流板13.排氣支管14.排氣總管15.水平進氣導流板16.水平排氣導流板
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明的實施方案進一步說明在圖1-4所示的實施例1中并排排列的反應室1數量為4個，位于最外端的兩個反應室1的外側與進氣布風箱2連通，排氣集氣箱9和進氣布風箱2依次間隔設置在相鄰的兩反應室1之間、并分別與反應室1連通，即每個反應室1均與一個進氣布風箱2和一個排氣集氣箱9連通，每個進氣布風箱2均依次經過一個進氣擴口管4、一個設有調節(jié)閥7的進氣支管6與進氣總管8連通，每個排氣集氣箱9均依次經過一個排氣收縮管11、一個排氣支管13與排氣總管14連通，且進氣擴口管4、進氣布風箱2、排氣集氣箱9、排氣收縮管11 內均設有導流板。設置在進氣擴口管4內的導流板為兩個擴口導流板5，在進氣擴口管4內水平排放，設置在進氣布風箱2內的導流板包括水平進氣導流板15和垂直進氣導流板3，其中水平進氣導流板15包括兩個，貫穿整個進氣布風箱2，頭端對應與擴口導流板5的末端連接，垂直進氣導流板3遠離進氣擴口管4的末端彎向反應室1，使出風口朝向反應室1，位于最外端的兩個進氣布風箱2內設有一個垂直進氣導流板3，其余進氣布風箱2內設有兩個垂直進氣導流板3，兩個垂直進氣導流板3以進氣布風箱2的中間垂直面為對稱面對稱布置， 該對稱面平行于垂直進氣導流板3靠近進氣擴口管4的頭端部分。設置在排氣收縮管11 內的導流板為兩個收縮導流板12，在排氣收縮管11內水平排放，設置在排氣集氣箱9的內導流板包括兩個水平排氣導流板16和兩個垂直排氣導流板10，其中水平排氣導流板16貫穿整個排氣集氣箱9，末端對應與收縮導流板12的頭端連接，垂直排氣導流板10的頭端彎向反應室1，使進風口朝向反應室1，每個排氣集氣箱9內的兩個垂直排氣導流板10，以排氣集氣箱9的中間垂直面為對稱面對稱布置，該對稱面平行于垂直排氣導流板16靠近排氣收縮管11的末端部分。
權利要求
1.一種煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，其特征在于包括有進氣總管 (8)、進氣支管(6)、進氣擴口管(4)、進氣布風箱( 、反應室(1)、排氣集氣箱(9)、排氣收縮管(11)、排氣支管(13)和排氣總管(14)，其中，并排排列的反應室⑴數量為偶數，位于最外端的兩個反應室⑴的外側與進氣布風箱⑵連通，排氣集氣箱(9)和進氣布風箱(2) 依次間隔設置在相鄰的兩反應室(1)之間、并分別與反應室(1)連通，即每個反應室(1)均與一個進氣布風箱( 和一個排氣集氣箱(9)連通，每個進氣布風箱( 均依次經過一個進氣擴口管G)、一個設有調節(jié)閥(7)的進氣支管(6)與進氣總管(8)連通，每個排氣集氣箱(9)均依次經過一個排氣收縮管(11)、一個排氣支管(1 與排氣總管(14)連通，且進氣擴口管G)、進氣布風箱O)、排氣集氣箱(9)、排氣收縮管(11)內均設有導流板。
2.如權利要求1所述的煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，其特征在于設置在進氣擴口管(4)內的導流板為一個或多個擴口導流板(5)，在進氣擴口管(4)內水平排放，設置在進氣布風箱( 內的導流板包括水平進氣導流板(1 和垂直進氣導流板(3)，其中水平進氣導流板(1 包括一個或多個，貫穿整個進氣布風箱O)，頭端對應與擴口導流板(5)的末端連接，垂直進氣導流板(3)遠離進氣擴口管⑷的末端彎向反應室(1)，使出風口朝向反應室(1)，位于最外端的兩個進氣布風箱O)內設有一個或多個垂直進氣導流板(3)，其余進氣布風箱O)內設有多個垂直進氣導流板(3)，多個垂直進氣導流板(3)以進氣布風箱O)的中間垂直面為對稱面對稱布置，該對稱面平行于垂直進氣導流板(3)靠近進氣擴口管的頭端部分。
3.如權利要求1所述的煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，其特征在于設置在排氣收縮管(11)內的導流板為一個或多個收縮導流板(12)，在排氣收縮管(11)內水平排放，設置在排氣集氣箱(9)內的導流板包括一個或多個水平排氣導流板(16)和多個垂直排氣導流板(10)，其中水平排氣導流板(16)貫穿整個排氣集氣箱(9)，末端對應與收縮導流板(1 的頭端連接，垂直排氣導流板(10)的頭端彎向反應室(1)，使進風口朝向反應室(1)，每個排氣集氣箱(9)內的多個垂直排氣導流板(10)，以排氣集氣箱(9)的中間垂直面為對稱面對稱布置，該對稱面平行于垂直排氣導流板(16)靠近排氣收縮管(11)的末端部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤礦乏風預熱催化氧化器的進排氣導流裝置，其特征在于并排排列的反應室數量為偶數，位于最外端的兩個反應室的外側與進氣布風箱連通，排氣集氣箱和進氣布風箱依次間隔設置在相鄰的兩反應室之間、并分別與反應室連通，即每個反應室均與一個進氣布風箱和一個排氣集氣箱連通，每個進氣布風箱均依次經過一個進氣擴口管、一個設有調節(jié)閥的進氣支管與進氣總管連通，每個排氣集氣箱均依次經過一個排氣收縮管、一個排氣支管與排氣總管連通，且進氣擴口管、進氣布風箱、排氣集氣箱、排氣收縮管內均設有導流板。本發(fā)明保證了各個反應室的乏風流量一致，并在催化氧化床流通截面上均勻分布，具有進、排氣流動阻力小、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。
文檔編號E21F7/00GK102230393SQ20111008916
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權日2011年4月11日
發(fā)明者劉永啟, 劉瑞祥, 王延遐, 鄭斌, 高振強 申請人:山東理工大學