[发明专利]煤矿乏风瓦斯热氧化装置的气流换向控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿乏风瓦斯热氧化装置的气流换向控制方法，属于超低浓度甲烷热逆 流氧化技术领域。

背景技术

瓦斯的主要成分是甲烷。为了提高煤矿生产安全性，一般通过煤矿乏风将瓦斯直接排放 到大气中，既浪费了能源，又污染了大气环境。煤矿乏风中的瓦斯浓度非常低，一般在 0.1％-0.7％范围内，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 前有效的利用方法是采用热逆流氧化技术。其工作原理为：首先用电加热器或外部燃烧器将 蓄热陶瓷氧化床中部加热到甲烷氧化温度，并形成(沿着气流方向)氧化床中部温度高、两 侧温度逐渐降低的温度分布，然后停止加热。煤矿乏风以一个方向流入氧化床，气体被蓄热 陶瓷加热，温度不断提高，直至甲烷氧化。氧化后的热气体继续向前移动，把热量传递给蓄 热陶瓷而逐渐降温。随着乏风气体的不断进入，氧化床入口侧温度逐渐降低，出口侧温度逐 渐升高，直至气体流动在控制系统控制下自动换向。该技术的关键是要将送入氧化床中的气 体不断变换流动方向，使气体在蓄热陶瓷氧化床中吸热升温，并在氧化床中部高温区中氧化 放热，以保证氧化过程的自维持。目前，乏风流动方向自动切换主要采取固定周期的控制方 法，换向周期一般设置为60-120秒。这种控制方法的缺点是：氧化床两端的外部流场及氧化 床内部的流场很难做到完全对称，在自动运行一段时间后，氧化床的高温氧化区域因两侧流 场的微小差异而逐渐偏离氧化床中心部位，造成氧化装置运行不稳定。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述控制方法的缺陷，创新提供一种煤矿乏风瓦斯热氧化装置 的气流换向控制方法。其技术方案为：

采用以下步骤：

1)参数设置，包括：氧化床中心区域长度H_c、氧化床中心区域沿着气流方向均匀布置 的热电偶个数n、最小换向时间t_min、保证甲烷氧化所需要的氧化床高温区最小轴向长度H_min、 保证氧化床稳定运行所需要的氧化床中心区域最小线蓄热量Q_min、氧化床进出口最大气体温 差ΔT_max、氧化床中心区域相邻热电偶的间距x_i；

2)气流换向计时；

3)判断气流换向的计时时间是否≥规定的最小换向时间t_min，如果否，执行步骤2)；如 果是，执行步骤4)；

4)采集热电偶的测量数据；

5)根据热电偶测量值判断热电偶是否正常工作，如果否，报警并切换为人工控制气流换 向模式，如果是，执行步骤6)；

6)根据热电偶测量值，由公式∑x_i|_T≥900℃计算氧化床中心区域内温度≥900℃的区域长度， 判断∑x_i|_T≥900℃是否≥保证甲烷氧化所需要的氧化床高温区最小轴向长度H_min，如果是，则可 以保证甲烷能够完全氧化，执行步骤7)；如果否，可编程控制器向换向阀输出信号，切换气 体流动方向，计时清零，执行步骤2)；

7)根据公式QCX=Σj=1n(Tj·xj),]]>计算氧化床中心区域的线蓄热量，判断Q_CX是否≥保证氧 化床稳定运行所需要的氧化床中心区域最小线蓄热量Q_min，如果是，则可以保证氧化床能够 稳定运行，执行步骤8)；如果否，换向阀在可编程控制器控制下进行气体流动换向，计时清 零，执行步骤2)；