The utility model relates to a cyclone-type coal mine exhaust catalytic oxidation reactor, which belongs to the technical field of ultra-low concentration methane catalytic oxidation. Including: intake and exhaust system, preheating system, reaction system, pipeline system and measurement and control system. After preheating in the preheater, exhaust air enters the first reactor in a spiral case tangentially. When the gas rotates from top to bottom along the inner wall of the reactor, it reacts with the catalyst coated on the inner wall of the reactor to produce CO2 and H2O. At the same time, the dust particles in exhaust air fall into the ash hopper along the inner wall of the reactor to be purified. After the reaction, the high temperature gas rotates upward along the axis, and finally is discharged through the exhaust pipe and enters the second reactor. The gas reacts in the second reactor and releases a lot of heat alternately, thus realizing the self-sustainment of the device. The invention can deal with exhausted air with a concentration of 0.1%5%, and the maximum processing capacity can reach 1000m.
【技术实现步骤摘要】
一种旋风式煤矿乏风催化氧化反应器本申请是申请日为2015年08月10日、申请号为201510488057.5、专利技术名称为一种旋风式煤矿乏风催化氧化反应器的分案申请。
本专利技术涉及一种旋风式煤矿乏风催化氧化反应装置,属于超低浓度甲烷氧化
技术介绍
煤矿乏风是主要的瓦斯工业排放源之一,目前,全世界因煤矿开采每年排入大气中的CH4总量为2500万t,其中70%(中国为90%)来自煤矿乏风(VAM)。甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体,单位质量的甲烷对大气温室效应的影响相当于同质量二氧化碳的21倍,将CH4直接排放到大气中,不仅造成了有限的不可再生资源的严重浪费,而且加剧了温室效应,造成大气污染。由于国家大政策及节能降耗明确任务指标的下达,国家煤矿企业面临着节能降耗的巨大压力,煤矿乏风的利用变得尤为重要。煤矿乏风排量大、瓦斯浓度低以及浓度不稳定,这些特点决定了煤矿乏风瓦斯很难利用传统燃烧器在没有辅助燃料的情况下直接进行燃烧。目前,热逆流催化氧化技术(CatalyticFlow-ReversalReactor,CFRR)是实现煤矿乏风低浓度甲烷有效回收利用的主要技术之一。CFRR能够使甲烷在催化剂表面进行低温氧化,其工作原理是,首先对装置进行预热(电加热或是通过燃烧器输送高温烟气,预热完成后控制阀开启,常温下的煤矿乏风进入装置并在流动方向上不断升温,到达中部催化剂区域时温度达到自燃条件开始氧化,反应后的高温气体继续流动,不断放热给出口侧的蓄热区,出口侧的蓄热区温度会不断升高,同时入口处蓄热区被通入的常温VAM逐渐冷却,一段时间后切换控制阀,煤矿乏风的 ...
【技术保护点】
1.旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述反应器包括蜗壳式进气管(51)、筒体和出气口(53),所述蜗壳式进气管(51)内壁与所述筒体相切,其外壁采用渐开线形式,渐开角为180°;所述筒体包括立式设置的圆柱体(29)和椎体(30);所述筒体从外至内依次包括壳体(26)和催化剂涂层(28);所述壳体(26)外壳与内壁之间设置有真空夹层(27);所述催化剂涂层(28)涂抹在所述壳体(26)内壁。
【技术特征摘要】
1.旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述反应器包括蜗壳式进气管(51)、筒体和出气口(53),所述蜗壳式进气管(51)内壁与所述筒体相切,其外壁采用渐开线形式,渐开角为180°;所述筒体包括立式设置的圆柱体(29)和椎体(30);所述筒体从外至内依次包括壳体(26)和催化剂涂层(28);所述壳体(26)外壳与内壁之间设置有真空夹层(27);所述催化剂涂层(28)涂抹在所述壳体(26)内壁。2.根据权利要求1所述的旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述反应器还包括储灰斗(31),所述储灰斗(31)设置在所述椎体(30)下方。3.根据权利要求1所述的旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述壳体(26)内壁还涂抹有耐磨涂层,所述耐磨涂层位于所述催化剂涂层(28)与内壁之间。4.根据权利要求1所述的旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述催化剂涂层(28)涂抹的催化剂选用Pd催化剂,所述Pd催化剂以γ-Al2O3为载体、Pd为主要活性成分。5.根据权利要求1所述的旋风式催化氧化反应器,其特征在于:所述反应器材料选用耐高温不锈钢。6.一种煤矿乏风催化氧化装置,所述装置能够与煤矿乏风系统连接,所述装置包括进气系统、排气系统、预热器(3)和反应系统,其特征在于:所述进气系统分别连接所述煤矿乏风系统和所述预热器(3);所述反应系统包括串联连接的两个旋风式催化氧化反应器,为第一反应器(20)和第二反应器(32);所述第一反应器(20)和第二反应器(32)均包括蜗壳式进气管(51)、筒体和出气口(53),所述蜗壳式进气管(51)内壁与所述筒体相切,其外壁采用渐开线形式,渐开角为180°;所述筒体包括立式设置的圆柱体(29)和椎体(30);所述筒体从外至内依次包括壳体(26)和催化剂涂层(28);所述壳体(26)外壳与内壁之间设置有真空夹层(27);所述催化剂涂层(28)涂抹在所述壳体(26)内壁;所述预热器(3)设置有第一乏风出口(11)和第二乏风出口(49)分别与所述第一反应器(20)和第二反应器(32)相连;所述预热器(3)还设置有废气入口(47)分别与所述第一反应器(20)和第二反应器(32)相连;所述预热器(3)设置有废气出口(50)与所述排气系统相连。7.根据权利要求6所述的一种煤矿乏风催化氧化装置,其特征在于:所述进气系统包括进气管(6)和进气渐扩管(5),所述进气管(6)用于连接煤矿乏风系统和所述预热器(3),所述进气管(6)与所述预热器(3)之间通过进气渐扩管(5)相连;所述排气系统包括出气管(2)和引风机(1),所述出气管(2)与废气出口(50)相连。8.根据权利要求6所述的一种煤矿乏风催化氧化装置,其特征在于:所述预热器(3)的第一乏风出口(11)与所述第一反应器(20)通过设置第一乏风进气管(12)相连,所述第一反应器(20)通过设置第一乏风出气管(19)分别与所述第二反应器(32)和所述预热器(3)的废气入口(47)相连;所述第二反应器(32)通过设置第二乏风出气管(36)与所述预热器(3)的废气入口(47)相连;所述预热器(3)的第二乏风出口(49)与所述第二反应器(32)之间通过设置第二进气管(45)相连;所述第一乏风进气管(12)上设置有第一电磁阀(13),所述第一乏风出气管(19)上设置有第二电磁阀(42),所述第二进气管(45)上设置有第三电磁阀(41),所述第二乏风出气管(36)上设置有第四电磁阀(43)和第五电磁阀(46);所述第一乏风进气管(12)与所述第二乏风出气管(36)之间设置有连通管道,所述连通管道连接在所述第一电磁阀(13)与第四电磁阀(43)之间,且通过所述第一电磁阀(13)与第四电磁阀(43)启闭其连通;所述第一乏风出气管(19)与所述第二进气管(45)之间连通,且通过所述第二电磁阀(42)和第三电磁阀(41)启闭其连通;所述第一乏风出气管(19)与所述第二乏风出气管(36)之间连通,且通过所述第二电磁阀(42)和第五电磁阀(46)启闭其连通。9.根据权利要求6所述的一种煤矿乏风催化氧化装置,其特征在于:所述装置还包括测控单元(40),所述测控单元(40)包括设置在所述进气系统的第一温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、第一浓度传感器(9)和流量计(10),设置在所述第一乏风进气管(12)上的第二温度传感器(15),从上到下设置在所述第一反应器(20)的第三温度传感器(21)、第四温...
【专利技术属性】
技术研发人员:竹涛,和娴娴,陈锐,夏妮,李冉冉,
申请(专利权)人:中国矿业大学北京,
类型:发明
国别省市:北京,11
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