[实用新型]多级回热型低浓度瓦斯热逆流催化氧化装置

说明书

技术领域

 本实用新型属于矿山节能减排技术领域，具体涉及一种多级回热型低浓度瓦斯热逆流催化氧化装置。

背景技术

瓦斯是仅次于二氧化碳的主要温室气体，单位质量瓦斯所产生的温室效应相当于同质量二氧化碳的21倍。煤矿乏风是主要的瓦斯工业排放源之一，减排煤矿乏风瓦斯，可以减少温室气体排放。同时，煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是优质洁净的气体能源。煤矿乏风中的甲烷浓度非常低（一般小于1%），浓度波动范围大，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，几乎所有的煤矿都没有尝试回收和处理矿井乏风中的甲烷，而直接将其排放到大气之中，这不仅造成资源的巨大浪费，而且对大气环境造成严重的污染。

现有技术中，有关煤矿乏风的利用装置有加拿大CANMET能源技术研制的CFRR催化燃烧器及美国Sequa公司在MEGTEC系统中公布的可用于处理煤矿乏风的热力TFRR燃烧器。其工作原理是采用可再生热交换器实现气固之间的能量传输和转移，催化剂用于降低反应的活化能，从而降低乏风瓦斯氧化反应温度，使反应更易进行。装置启动时，由电加热元件预热反应器的蓄热体，使反应器中央温度达到点火温度（1000℃），矿井乏风以一个方向流入和通过反应器，气体被蓄热体加热，温度不断提高，直至甲烷氧化。然后，氧化的热气体继续向反应器的另一边移动，把热量传递给催化剂层和蓄热介质而逐渐降温。随着气体的不断进入，反应器入口一侧温度逐渐降低，出口侧温度逐渐升高。在入口侧没有足够的热量将气体加热到氧化温度以前，开始换向，气体流动方向发生反转，从另一端进气，重复上述的反应过程。该反应器的关键是将送入反应器中的气体不断变换流动方向，使气体在蓄热体中吸热升温，以保证氧化过程的自维持。TFRR反应器与CFRR反应器在工作原理和构造上大体相同，主要区别在于，CFRR反应器使用了氧化催化剂，降低了瓦斯氧化所需要的温度。

综上所述，现有的技术存在以下缺点：（1）从反应器出口排出的反应尾气仍具有较高温度，直接排至大气中而不进行热量回收，造成能量的浪费。（2）含有低浓度瓦斯的进气以常温进入反应器使得入口段温度下降较快，为使反应器能够维持自运行，需要气流换向周期短，电动阀动作频繁，这不仅会影响其使用寿命，而且会影响反应器内气流稳定性。（3）含有低浓度瓦斯的进气以常温进入反应器，加热到氧化温度所需时间较长，影响瓦斯的氧化效率。（4）频繁换向还会导致更多的瓦斯在换向时未经氧化而直接排出。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种对低浓度瓦斯进行氧化反应并同时充分回收其反应热量的多级回热型低浓度瓦斯热逆流催化氧化装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：该多级回热型低浓度瓦斯热逆流催化氧化装置，用于低浓度瓦斯烟气的净化及其反应热的利用；它包括一个瓦斯催化氧化反应器，瓦斯催化氧化反应器的进气管通过一个回热器与低浓度瓦斯烟气排放管道连接，在回热器的进气管上连接有一个过滤器；瓦斯催化氧化反应器的排气管上依次串连高温烟气换热器和低温烟气换热器后，又通过所述回热器与净化烟气排放管连接，回热器的排气管上连接有接力风机；所述高温烟气换热器和低温烟气换热器上设有进水管和出水管，其出水管分别与高温热水供应管和低温热水供应管联通。

    更进一步的优选方案是，所述低温烟气换热器和高温烟气换热器采用气水换热器，低温烟气换热器的进水管上装有调节阀，低温烟气换热器的出水管上装有三通调节阀，并通过三通调节阀的另外两个接口中的一个接口与高温烟气换热器的进水管联通，一个接口与低温热水供应管联通。

    所述瓦斯催化氧化反应器的进气管分为两个支路管，分别联通到瓦斯催化氧化反应器的两端，其排气管也分为两个支路管，分别联通到瓦斯催化氧化反应器的两端，并在进气管的两个支路管和排气管的两个支路管上各装有一个电动阀，电动阀与控制装置连接。四个电动阀用于控制气流从瓦斯催化氧化反应器的两端交替进入，并从对应的另一端排出。

更具体地说，瓦斯催化氧化反应器的填充体是蜂窝陶瓷蓄热体，蓄热体通道内表面涂有瓦斯氧化催化剂材料。

本实用新型通过采用高温烟气换热器和低温烟气换热器串联，充分回收利用瓦斯氧化的反应热，为用户提供不同用途的高温热水和低温热水，同时通过回热器，进一步回收排气中的热量对进气进行加热，提高反应的进气温度，避免了反应器内因气流方向的频繁切换而致使运行工况不稳定的问题。

由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果体现在如下几点：