[发明专利]一种旋风式煤矿乏风催化氧化反应器

摘要

一种旋风式煤矿乏风催化氧化反应器，属于超低浓度甲烷催化氧化技术领域。包括：进、排气系统、预热系统、反应系统、管路系统及测控系统。乏风在预热器中进行预热后，以蜗壳切向进入方式进入第一反应器中，气体沿反应器内壁由上向下作旋转运动时，与涂覆在反应器内壁上的催化剂进行反应，生成CO₂和H₂O，同时，乏风中的尘粒沿反应器内壁落入灰斗得到净化，反应后的高温气体又沿轴心向上旋转，最后经排气管排出并进入到第二反应器中，气体在第二反应器中发生同样的反应，并释放大量的热，往复交替，实现了装置的自维持。本发明可以处理浓度在0.1％-5％的乏风，最大处理量可达1000m³/h，气体流速可达0.35m/s，该反应器的工作温度最高可达1000℃，其去除率达到80％以上。

主权项

一种旋风式煤矿乏风催化氧化装置，包括进，排气系统、预热系统、反应系统、管路系统及测控系统；其特征在于：进、排气系统包括引风机(1)、出气管(2)、进气管(6)、进气渐扩管(5)和废气出口(50)；预热系统包括预热器(3)、保温层(4)、进气渐扩管(5)、第一乏风出口(11)、废气入口(47)、第二乏风出口(49)、废气出口(50)组成；预热器(3)内部由加热系统、列管式换热器和气体控制阀组成；第一阶段，气体经加热后由第一乏风出口(11)进入到反应系统中，第二阶段，乏风经第二乏风出口(49)进入到反应系统中，阶段一和阶段二反应后的废气由废气出口(50)进入到预热器，经换热降温的废气由废气出口(50)排放到大气中；反应系统由第一反应器(20)和第二反应器(32)组成；第一反应器(20)和第二反应器(32)的结构相同，由进气口(25)、气体分布板(14)、壳体(26)、真空夹层(27)、催化剂(28)、圆柱体(29)、锥体(30)、储灰斗(31)和出气口(53)组成；预热乏风经气体分布板(14)后，以蜗壳切向进入式进入到反应器内，气体沿反应器内壁由上向下作旋转运动，即外涡旋(60)，同时，气体与涂覆在反应器内壁上的催化剂(28)进行反应，生成CO₂和H₂O，并释放热；同时，乏风中的尘粒在离心力作用下逐步移向反应器的内壁，达到内壁上的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入储灰斗(31)；反应后的气体到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，即内涡旋(59)，并经排气管从反应器顶部排出；反应器壳体(26)和催化剂(28)之间是真空夹层(27)；管路系统由第一乏风进气管(12)、第一乏风出气管(19)、第二乏风进气管(45)、第二乏风出气管(36)、第一电磁阀(13)、第二电磁阀(42)、第三电磁阀(41)、第四电磁阀(43)及第五电磁阀(46)组成；每个电磁阀连接着3条管路，控制着气体的流动方向；测控系统包括进气管(6)上的第一温度传感器(7)、第一压力传感器(8)、第一浓度传感器(9)及流量计(10)，分别用于测量进气的温度、压力、浓度及流量；安装在第一乏风进气管(12)上的第二温度传感器(15)，用于测量进入第一反应器的烟气温度；安装在第一反应器上的第三温度传感器(21)、第四温度传感器(22)、第五温度传感器(23)，用于测量反应中的气体在反应器不同位置的温度；安装在第一乏风出气管(19)上的第二压力传感器(16)、 第六温度传感器(17)及第二浓度传感器(18)，用于测量第一反应器出气的压力、温度及甲烷含量，可以计算出甲烷经过第一反应器后的转化率；安装在第二反应器进气管上的第七温度传感器(24)，用于测量进入第二反应器的气体的温度；安装在第二反应器上的第八温度传感器(33)、第九温度传感器(34)、第十温度传感器(35)，用于测量气体在第二反应器不同位置的温度；安装在第二乏风出气管(36)上的第三浓度传感器(37)、第三压力传感器(38)及第十一温度传感器(39)，用于测量第二反应器出口气的甲烷浓度和气体压力及甲烷含量；安装在出气管(2)上的第十二温度传感器(48)，测量排放到大气中的废气的温度；所述的第一、第二、第三压力传感器，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一、第十二温度传感器，第一、第二、第三浓度传感器及流量计的输出端通过信号线与测控单元(40)相连，调节阀的控制端通过信号线与测控单元相连。