一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置制造方法及图纸

技术编号:20268314 阅读:17 留言:0更新日期:2019-02-02 02:15
一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,包括依次连通的进气系统、顺流蓄热氧化床、启动燃烧室、逆流蓄热氧化床和排气系统,顺流蓄热氧化床、启动燃烧室与逆流蓄热氧化床呈倒“U”形结构布置;进气系统上依次设有进气瓦斯浓度传感器、进气流量传感器、电动调节阀Ⅰ及气‑气换热器;热氧化床底部设有匀流室,匀流室上部填充有多孔蓄热体,多孔蓄热体内设有高温热管Ⅰ和Ⅱ;启动燃烧室内设有内部取热器;高温热管与启动燃烧室相连;排气系统通过气‑气换热器与逆流蓄热氧化床相连通。本发明专利技术能减少温室气体瓦斯排放获,实现瓦斯连续流动浓度自适应氧化,瓦斯氧化的效率和利用率提高,能源利用效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置
本专利技术涉及一种煤矿瓦斯单向连续流动浓度自适应氧化装置,适用于对煤矿区抽采瓦斯与通风瓦斯进行资源化综合利用。
技术介绍
瓦斯是煤的伴生产物,是一种宝贵的不可再生的能源。对于煤矿的安全生产来讲,瓦斯的存在也是煤矿事故频发的灾害之源,同时随着煤炭开采深度的增加,煤层瓦斯含量将显著增大,实现煤与瓦斯的共采是深部煤炭及瓦斯资源开采的必然途径。同时,从煤矿瓦斯的排放而言,通风瓦斯的排放约占煤矿瓦斯排放总量的70%。由于通风瓦斯的浓度低(≤1%)、流量波动大,常规的利用技术难以有效的利用。因此,如何实现煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯合理、有效的资源化综合利用,对于提升煤矿安全高效的生产水平、减少温室气体排放具有十分重要意义。瓦斯蓄热氧化是在启动燃烧室内将瓦斯加热到一定温度氧化后,产生的高温气体流经蓄热体后使其升温而“蓄热”,用于预热后续进入的瓦斯气体,从而节省瓦斯升温的燃料消耗,同时使瓦斯能持续氧化以减少瓦斯的排放,氧化后产生的热量也可用于供热或发电,因此瓦斯蓄热氧化对实现煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯合理、有效的资源化综合利用最具实用性。然而,截至目前尚无专门针对煤矿区抽采瓦斯与通风瓦斯的排放特点而提出的单向连续流动浓度自适应氧化方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足,本专利技术提供一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,不仅能够减少温室气体瓦斯(甲烷)排放的同时获取煤矿瓦斯的清洁能源转换,还能够实现瓦斯连续流动浓度自适应氧化,极大提高瓦斯氧化的效率和利用率,具有较高的能源利用效率。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:包括依次连通的进气系统、顺流蓄热氧化床、启动燃烧室、逆流蓄热氧化床和排气系统,顺流蓄热氧化床、启动燃烧室与逆流蓄热氧化床呈倒“U”形结构布置;所述的进气系统上依次设置有进气瓦斯浓度传感器、进气流量传感器、电动调节阀Ⅰ及气-气换热器,气-气换热器由密封隔板分为两部分,上部与进气系统连接,下部与排气系统连接,进气系统的末端与顺流蓄热氧化床的底部进气口相连通;所述的顺流蓄热氧化床的底部设有进气匀流室,进气匀流室上部填充有多孔蓄热体Ⅰ,多孔蓄热体Ⅰ的内部上方设置有高温热管Ⅰ;所述的逆流蓄热氧化床的底部设有排气匀流室,排气匀流室的上部填充有多孔蓄热体Ⅱ,多孔蓄热体Ⅱ的内部上方设置有高温热管Ⅱ;所述的启动燃烧室内设置有取热器,其中部上方还安装有启动燃烧器;多孔蓄热体Ⅰ和多孔蓄热体Ⅱ内的高温热管Ⅰ和高温热管Ⅱ分别与启动燃烧室相连;所述的排气系统通过气-气换热器与逆流蓄热氧化床相连通。相比现有技术,本专利技术的一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,煤矿通风瓦斯及抽采低浓度瓦斯经过混合后由进气系统控制,实时进行流量调节,进入倒“U”形蓄热氧化床内进行氧化,高温热管可将启动燃烧室产生的初始热量迅速传导至顺流氧化床和逆流氧化床内,并在装置运行过程中使氧化床内部温度均匀分布,保证瓦斯氧化过程迅速、高效进行,整体氧化床产生的热量由取热器转化为蒸汽动力进行高效利用。煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯在进气瓦斯浓度传感器、进气流量传感器和电动调节阀Ⅰ的共同调节下,实现了瓦斯连续流动浓度自适应氧化;顺流蓄热氧化床、启动燃烧室和逆流蓄热氧化床的“U”形布置,极大的提高了瓦斯氧化的利用率;多孔蓄热体Ⅰ和多孔蓄热体Ⅱ中高温热管Ⅰ和高温热管Ⅱ确保氧化了过程快速进行,并使多孔蓄热体Ⅰ和多孔蓄热体Ⅱ的内温度均匀分布;排气系统内烟气余热可在气-气换热器内对进气瓦斯进行预热,且无气体交换,节约燃料的同时提高蓄热氧化反应速率。可见,本专利技术特别针对了煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯的特点,适用于包括抽采瓦斯、通风瓦斯在内的所有浓度范围内的煤矿瓦斯气体。可减少温室气体瓦斯(甲烷)排放的同时获取煤矿瓦斯的清洁能源转换,单向流动情况下进行顺流与逆流蓄热氧化,并且高温热管的使用和瓦斯浓度的自适应调节提高了瓦斯氧化效率,烟气余热也被充分利用,整个瓦斯氧化系统具有较高的能源利用效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的一个实施例的结构示意图;在图1中,110-顺流蓄热氧化床;111-进气匀流室;112-高温热管Ⅰ;113-多孔蓄热体Ⅰ;114-顺流取热器;120-逆流蓄热氧化床;121-排气匀流室;122-高温热管Ⅱ;123-多孔蓄热体Ⅱ;124-逆流取热器;130-启动燃烧室;131-启动燃烧器;132-内部取热器;140-进气系统;141-进气瓦斯浓度传感器;142-进气流量传感器;143-电动调节阀Ⅰ;144-气-气换热器;150-排气系统;151-排气流量传感器;152-排气瓦斯浓度传感器;153-电动调节阀Ⅱ。图2为本专利技术的另一个实施例的结构示意图;在图2中,210-顺流蓄热氧化床;211-进气匀流室;212-高温热管Ⅰ;213-多孔蓄热体Ⅰ;215-温度传感器Ⅰ;216-温度传感器Ⅲ;217-进气匀流器;220-逆流蓄热氧化床;221-排气匀流室;222-高温热管Ⅱ;223-多孔蓄热体Ⅱ;225-温度传感器Ⅱ;226-温度传感器Ⅳ;227-排气匀流器;230-启动燃烧室;231-启动燃烧器;232-内部取热器;233-温度传感器Ⅴ;234-温度传感器Ⅵ;240-进气系统;241-进气瓦斯浓度传感器;242-进气流量传感器;243-电动调节阀Ⅰ;244-气-气换热器;245-高温热管Ⅲ;250-排气系统;251-排气流量传感器;260-外壳;261-保温隔热层;262-加厚保温隔热层;270-高温介质出口;271-取热器出口压力传感器;272-取热器出口流量传感器;273-取热器出口截止阀;280-低温介质入口;281-取热器入口压力传感器;282-取热器入口流量传感器;283-取热器入口截止阀。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。在图1所示实施例1中,一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,包括顺流蓄热氧化床110、逆流蓄热氧化床120、启动燃烧室130、进气匀流室111、顺流取热器114、多孔蓄热体Ⅰ113、高温热管Ⅰ112、内部取热器132、启动燃烧器、高温热管Ⅱ122、多孔蓄热体Ⅱ123、逆流取热器、排气匀流室121、进气系统140、进气瓦斯浓度传感器141、进气流量传感器142、电动调节阀Ⅰ143、气-气换热器144、排气系统150、排气流量传感器151、排气瓦斯浓度传感器152和电动调节阀Ⅱ;所述的顺流蓄热氧化床110、启动燃烧室130和逆流蓄热氧化床120依次连通且呈倒“U”形结构布置;所述的顺流蓄热氧化床110依次由进气匀流室111与多孔蓄热体Ⅰ113相连;多孔蓄热体Ⅰ113内由下至上布置有顺流取热器114和高温热管Ⅰ112;所述的逆流蓄热氧化床120内以相同方式布置高温热管Ⅱ122、多孔蓄热体Ⅱ123、逆流取热器124和排气匀流室121;顺流取热器114、内部取热器132及逆流取热器124均采用回形布局,这样的设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,其特征是:包括依次连通的进气系统(140,240)、顺流蓄热氧化床(110,210)、启动燃烧室(130,230)、逆流蓄热氧化床(120,220)和排气系统(150,250),顺流蓄热氧化床(110,210)、启动燃烧室(130,230)与逆流蓄热氧化床(120,220)呈倒“U”形结构布置;所述的进气系统(140,240)上依次设置有进气瓦斯浓度传感器(141,241)、进气流量传感器(142,242)、电动调节阀Ⅰ(143,243)及气‑气换热器(144,244),气‑气换热器(144,244)由密封隔板分为两部分,上部与进气系统(140,240)连接,下部与排气系统(150,250)连接,进气系统(140,240)的末端与顺流蓄热氧化床(110,210)的底部进气口相连通;所述的顺流蓄热氧化床(110,210)的底部设有进气匀流室(111,211),进气匀流室(111,211)上部填充有多孔蓄热体Ⅰ(113,213),多孔蓄热体Ⅰ(113,213)的内部上方设置有高温热管Ⅰ(112,212);所述的逆流蓄热氧化床(120,220)的底部设有排气匀流室(121,221),排气匀流室(121,221)的上部填充有多孔蓄热体Ⅱ(123,223),多孔蓄热体Ⅱ(123,223)的内部上方设置有高温热管Ⅱ(122,222);所述的启动燃烧室(130,230)内设置有内部取热器(132,232),其中部上方还安装有启动燃烧器(131,231);多孔蓄热体Ⅰ(113,213)和多孔蓄热体Ⅱ(123,223)内的高温热管Ⅰ(112,212)和高温热管Ⅱ(122,222)分别与启动燃烧室(130,230)相连;所述的排气系统(150,250)通过气‑气换热器(144,244)与逆流蓄热氧化床(120,220)相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,其特征是:包括依次连通的进气系统(140,240)、顺流蓄热氧化床(110,210)、启动燃烧室(130,230)、逆流蓄热氧化床(120,220)和排气系统(150,250),顺流蓄热氧化床(110,210)、启动燃烧室(130,230)与逆流蓄热氧化床(120,220)呈倒“U”形结构布置;所述的进气系统(140,240)上依次设置有进气瓦斯浓度传感器(141,241)、进气流量传感器(142,242)、电动调节阀Ⅰ(143,243)及气-气换热器(144,244),气-气换热器(144,244)由密封隔板分为两部分,上部与进气系统(140,240)连接,下部与排气系统(150,250)连接,进气系统(140,240)的末端与顺流蓄热氧化床(110,210)的底部进气口相连通;所述的顺流蓄热氧化床(110,210)的底部设有进气匀流室(111,211),进气匀流室(111,211)上部填充有多孔蓄热体Ⅰ(113,213),多孔蓄热体Ⅰ(113,213)的内部上方设置有高温热管Ⅰ(112,212);所述的逆流蓄热氧化床(120,220)的底部设有排气匀流室(121,221),排气匀流室(121,221)的上部填充有多孔蓄热体Ⅱ(123,223),多孔蓄热体Ⅱ(123,223)的内部上方设置有高温热管Ⅱ(122,222);所述的启动燃烧室(130,230)内设置有内部取热器(132,232),其中部上方还安装有启动燃烧器(131,231);多孔蓄热体Ⅰ(113,213)和多孔蓄热体Ⅱ(123,223)内的高温热管Ⅰ(112,212)和高温热管Ⅱ(122,222)分别与启动燃烧室(130,230)相连;所述的排气系统(150,250)通过气-气换热器(144,244)与逆流蓄热氧化床(120,220)相连通。2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,其特征是:在所述多孔蓄热体Ⅰ(113)和多孔蓄热体Ⅱ(123)的内部下方还分别设置有顺流取热器(114)和逆流取热器(124);顺流取热器(114)、内部取热器(132)及逆流取热器(124)均采用回形布局。3.根据权利要求1或2所述的一种煤矿瓦斯单向流动浓度自适应氧化装置,其特征是:所述的排气系统(150)上还依次连接有排气流量传感器(151)...

【专利技术属性】
技术研发人员:李庆钊林柏泉郑苑楠
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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