本发明专利技术装置是一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，主要包含低浓度瓦斯催化燃烧处理，催化燃烧热能回收再利用，是化工和热工相结合的工程技术领域。它的突出优点在于不仅能够处理煤矿低浓度瓦斯气体，还能处理高于爆炸极限的高浓度瓦斯气体。通过多点温度传感器的实时监测，来实时控制电加热器的开关以及变频循环水泵的流量，进而来控制催化床层的催化温度始终处于最优状态。瓦斯气体在催化床层催化燃烧放出的热量一方面给进气瓦斯预热，另一方面通过导热油导出，在板式换热器中换热给用户循环水，将热水供给用户（煤矿）使用。通过该装置，煤矿低浓度瓦斯气体得到了有效处理，同时燃烧热能也得到了很好地回收利用。节能环保，综合效益高。
【技术实现步骤摘要】
一种煤矿低浓度瓦斯气体催化燃烧热能利用装置
本专利技术装置利用催化氧化的原理对煤矿低浓度瓦斯气体进行处理，同时回收催化床层上的反应热用于煤矿供热，属于节能环保领域。技术背景为了煤矿安全生产，必须对井下瓦斯进行处理，采用的主要方法是井下抽采和通风稀释，两种方法产生的瓦斯数量大,但浓度低，无法直接利用,多数直接排空，既白白浪费了清洁能源，又产生了大量的温室效应气体。低浓度瓦斯无法直接燃烧利用，但可以利用催化剂对低浓度瓦斯进行催化氧化，低浓度瓦斯催化氧化后产生大量的热能，这部分热能可以回收利用。本专利技术开发了一种煤矿低浓度瓦斯气体催化燃烧热能利用装置，在催化燃烧装置中设计热能回收系统，采用热回收系统回收催化床层氧化热，保证催化床始终处于最优的催化温度，同时通过恒温调节,使得低浓度瓦斯在一个较宽的浓度范围都能够被处理，拓宽了低浓度瓦斯催化燃烧范围，对低浓度瓦斯催化燃烧热量有一个高效利用，为煤矿供热提供了一种新的清洁能源，取代传统锅炉热源。
技术实现思路
为了能够实现上述目的，本专利技术装置采取了下面的技术手段：一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，它主要包括下面几个部件：恒温催化燃烧反应器，热回收器，电阻加热器，板式换热器，温度传感器，流量传感器，变频水泵、法兰，管道等其他零部件。煤矿低浓度瓦斯气体在进入恒温催化燃烧反应器之前，通过顶端的热回收器预热，回收催化排气中的高温热能，温度升高后，低浓度瓦斯通过均气层后，均匀地进入恒温催化燃烧反应器的催化床中进行催化燃烧，放出热量。本装置开启时，电加热器对导热油加热，通过循环的导热油使催化床层达到催化燃烧的启动温度，设备启动后瓦斯气体在加长设计的竖向布置的催化床层中发生催化燃烧反应并放出热量，一小部分热量维持催化燃烧的需要，大部分的热量通过恒温催化床层里循环的导热油导送到板式换热器里，用户通过板式换热器得到热量，实现了热能的回收利用。在催化床层中布置了多点温度传感器，能够对催化床层的温度进行实时监测，并通过一定措施保证催化床层催化温度始终处于最优范围内。如果温度达不到设计标准，一方面启动加热器，提高进入到板式换热器中导热油的温度，加热到人工设计标准，待达到设计标准以后，就立马断开电源，停止加热；如果反应剧烈，催化床层温度过高，就加大变频循环水泵的流量，通过板式换热器导出更多的热量，让进入到恒温式催化燃烧反应器中的冷导热油温度更低，从而保证催化床层始终处于最优催化温度。本专利技术装置采用上述技术手段，主要拥有下面几项特征：1.该套专利技术装置设计了催化燃烧排气热回收换热器，对低浓度瓦斯气体进行预热，回收催化排烟的高温热能，这部分热能最终通过催化床层的导热油换热系统，最终被用户利用，实现了余热回收。2.催化床层中设计了导热油换热系统，通过该换热系统板式换热器，实现了将催化床层总的催化反应热供给用户。3.该套装置的热能利用系统，回收利用热能的同时，实现了催化床层的恒温优化运行，催化床层温度基本恒定，不受瓦斯浓度波动的影响，拓宽了处理低浓度瓦斯的浓度范围，甚至可以回收利用高于爆炸极限的低浓度瓦斯。4.该套专利技术装置的控制系统，通过多点温度传感器的实时监测，进而来控制加热器以及变频循环水泵流量的实时调整，能够精准控制好催化床层温度，使得催化剂始终处于高活性，高寿命，让催化燃烧可以平稳地进行，燃烧热量能够很好地维持在设计范围内，进而保证热能利用装置能够高效运转。5.本套专利技术装置施工简单，但处理效果好，热能利用效率高。6.采用本套专利技术装置，不仅煤矿低浓度瓦斯（温室气体）得到有效处理，同时还为煤矿提供了一种新型能源，代替了传统的锅炉热源。附图说明图1为煤矿低浓度瓦斯气体催化燃烧热能利用装置的具体实施图。具体实施方案以下结合附图，对本专利技术装置的工作原理加以详细说明。本专利技术装置包含了以下几个部件：1、恒温催化燃烧反应器2、低浓度瓦斯气体进气口管道3、处理后清洁空气出口管道4、热回收器5、低浓度瓦斯均布器6、（均布式）温度传感器7、热导热油流量传感器8、电阻式加热器9、热导热油出口管道10、冷导热油进口管道11、板式换热器12、用户循环水进口管道13、热水出口管道14、变频循环水泵15、热用户（煤矿）、16循环油泵以及其他辅助设备。具体实施方式：低浓度煤矿瓦斯气体通过2瓦斯气体进气口管道进入到4热回收器中进行预热，回收高温清洁气体的热能，随后通过管道进入到5低浓度瓦斯均布器中进行均化，均匀地进入到特殊设计的1恒温催化燃烧反应器中，该反应器里面的竖式布置的直管中填充有催化剂，在保持一定温度与压力的条件下，瓦斯气体在直管中发生催化燃烧，同时放出热量。10冷导热油进口管道中的冷导热油通过16循环油泵进入到1恒温催化燃烧反应器，将反应放出的热量带走，使催化床层的温度维持在设计标准之内。6（均布式）温度传感器对催化床层温度进行实时监测，刚开机时，催化床层的温度达不到设计标准，此时启动8加热器对导热油进行加热，通过循环的导热油使催化床层达到催化燃烧的启动温度，温度一旦达到设计标准后，就马上断开电源，停止对导热油的加热，保证催化床层温度处于最优范围内。若催化燃烧剧烈，催化床层温度过高，此时通过14变频循环水泵加大进入11板式换热器中用户循环水的流量，带走更多的热量。7流量传感器对导热油出口流量进行测量，如果流量值超过了设计标准，此时通过9热导热油管道输送到11板式换热器中的热量增多，加大14变频循环水泵的用户循环水流量，将增多的热量带走；如果流量值低于设计标准，此时进入到11板式换热器中的热量会相对减少，这时就要减小14变频循环水泵的流量，经过这样的测量与控制，就可以保证整个装置的热平衡，以及催化床层温度的精确控制。将热导热油中的热量与12用户循环水进口管道中的用户循环水通过板式换热器进行热量交换，将得到13热水出口管道中的热水供给15热用户（煤矿）使用。上述工作原理仅用于说明本专利技术，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本专利技术技术手段的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本专利技术的保护范围之外。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，它主要特征如下：加长设计的恒温催化燃烧反应器，热回收器，均布器，电加热器，板式换热器，温度传感器，流量传感器，变频循环水泵，法兰，管道等其他零部件；该套催化燃烧热能利用装置催化氧化低浓度瓦斯气体，利用导热油循环系统把催化燃烧放出的热能通过板式换热器换热到用户循环水中供给用户使用，低浓度瓦斯不仅得到了处理，同时对其催化燃烧放出的热能有了一个有效的回收利用。
【技术特征摘要】
1.一种煤矿低浓度瓦斯催化燃烧热能利用装置，它主要特征如下：加长设计的恒温催化燃烧反应器，热回收器，均布器，电加热器，板式换热器，温度传感器，流量传感器，变频循环水泵，法兰，管道等其他零部件；该套催化燃烧热能利用装置催化氧化低浓度瓦斯气体，利用导热油循环系统把催化燃烧放出的热能通过板式换热器换热到用户循环水中供给用户使用，低浓度瓦斯不仅得到了处理，同时对其催化燃烧放出的热能有了一个有效的回收利用。2.根据权利要求1所述，其特征是通过加长设计的竖管式催化床层，对宽浓度范围内的低浓度瓦斯气体进行催化氧化，上限浓度可以超过爆炸极限50%以上。3.根据权利要求1所述，在催化床层里面布置的导热油换热系统，导热油在...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛永胜，邓先发，邓建国，吴旭明，
申请(专利权)人：中环智创北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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