CN102228792A

CN102228792A - 低浓度瓦斯转轮催化氧化装置

Info

Publication number: CN102228792A
Application number: CN2011101342676A
Authority: CN
Inventors: 郝小礼; 冯涛; 王鹏飞; 陈丽娟; 吕译; 谢东海; 朱卓慧
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology; Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2011-11-02

Abstract

本发明公开了一种低浓度瓦斯转轮催化氧化装置。它包括蓄热体，所述蓄热体中心安装有转动轴，通过设置在蓄热体两端的轴承支撑；转动轴通过传动机构与电机相连；蓄热体外部设有保温隔热层，轴向两端设有腔室，一端设有隔板将腔室分为第一进气室、第一排气室，另一端隔板将腔室对应分为第二排气室，第二进气室，所述第一进气室、第一排气室、第二排气室、第二进气室分别与第一进气管、第一排气管、第二排气管、第二进气管连接。本发明适用于低浓度瓦斯的减排与利用领域，其有益效果在于装置运行时无需转换气流方向，且装置结构简单，运行时内部压力稳定。

Description

低浓度瓦斯转轮催化氧化装置

技术领域

本发明涉及一种催化氧化装置，具体涉及瓦斯的催化氧化装置。

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。

现有的技术存在以下不足：（1）乏风在氧化装置中需进行周期性换向，才能维持装置的自运行，完成换向功能所需的管道、阀门及控制系统增加了系统的复杂性，而且运行维护困难。（2）为使装置能够维持自运行，气流换向周期时间短，电动阀频繁动作，这不仅会影响电磁阀的使用寿命，而且换向瞬间装置内压强发生强烈变化，装置需一段时间才能恢复稳定，影响装置稳定运行。

发明内容

为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供无需转换气流方向，装置结构简单，运行时内部压力稳定的一种低浓度瓦斯转轮催化氧化装置。

本发明解决以上问题的技术方案是：一种低浓度瓦斯转轮催化氧化装置，包括蓄热体，所述蓄热体中心安装有转动轴，通过设置在蓄热体两端的轴承支撑。转动轴通过传动机构与电机相连。蓄热体外部设有保温隔热层，轴向两端设有腔室，一端设有隔板将腔室分为第一进气室、第一排气室，另一端隔板将腔室对应分为第一排气室，第一进气室，所述第一进气室、第一排气室、第二排气室、第二进气室分别与第一进气管、第一排气管、第二排气管、第二进气管连接。

进一步来说，上述蓄热体为圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮，内设有沿轴向的微小通道，通道表面涂有瓦斯氧化催化剂。圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮具有较强的蓄热能力，且微小通道的设置有利于气体的充分加热，瓦斯氧化催化剂能降低瓦斯氧化所需温度。

在进一步来说，上述电机与控制器连接。控制器能够根据实际运行需要调节控制转轮旋转速度，从而提高装置效率。

由于采用上了述技术方案，本发明的有益效果是：

1）在本发明中，含有低浓度瓦斯的进气从装置两端交错逆向进入蓄热转轮，传动机构带动转轮以较低的速度连续转动，使得蓄热转轮进气端和排气端连续转换，保证装置内氧化反应的自维持，减少了气流换向系统，装置结构更加简单，而且容易维护。

2）本发明运行时，不需改变气流方向，装置内压力稳定，改善了现有氧化装置因气流频繁换向而导致的装置内部压力剧烈变化，从而提高了系统运行的稳定性。

本发明可用于处理煤矿乏风中的低浓度瓦斯或者煤矿抽放系统排出的低浓度瓦斯，也可用于垃圾填埋场、污水处理厂或其他场合所产生的低浓度瓦斯的减排与利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2是图1所示的A-A剖面图。

图3是图1所示的B-B剖面图，+、- 分别代表进气和排气。

图4是图1所示的C-C剖面图，+、- 分别代表进气和排气。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，一种低浓度瓦斯转轮催化氧化装置，装置由圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1、第一进气室2、第一排气室3、第二进气室4、第二排气室5、第一进气管6、第一排气管7、第二进气管8、第二排气管9、保温隔热层10、电机11、传动机构12、转动轴13、隔板14、支撑轴承17、控制器18组成。圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1位于整个装置中心，装置左端设有第一进气室2和第一排气室3，右端设有第二进气室4和第二排气室5；第一进气室2和第二进气室4，第一排气室3和第二排气室5分别位于圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1两端，上下交错布置，中间由隔板14隔开，圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1和保温隔热层10之间留有间隙15。圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1中心装有转动轴13，转动轴13由安装在圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1两端的轴承17支撑，并通过传动机构12与电机11相连接，电机11与控制器18连接。

如图1，图2所示，在圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1内部，设有沿转轮轴向的微小气流通道16，通道内表面涂有瓦斯氧化催化剂。

如图1，图3，图4所示，装置运行时，含有低浓度瓦斯的进气由第一进气管6和第二进气管8分别从装置左右两端送入第一进气室2和第二进气室4，进入进气室中的气体进一步流入与进气室相通的圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1内部气流通道16中，形成上下两股逆向流动的气流。气体通过圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1进气端，在加热作用下，温度升高，同时在气流通道16四周的瓦斯氧化催化剂的作用下，气流中的瓦斯发生氧化反应，生成二氧化碳和水，同时放出热量，并将热量传给圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1的排气端，之后气体从第一排气室3，第二排气室5排出，整个过程中保温隔热层10将热量保存在装置内，减少热量损失。电机11通过传动机构12带动圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1以较低的速度连续转动，使得原本温度降低的进气端旋转转变成排气端，而温度已经提升的排气端旋转转变成进气端，使得进气能够持续的被高温加热。因为圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1的进气端和排气端连续转换，以及保温隔热层10的保温作用，从而保证了装置内氧化反应的自行维持。装置运行中，控制器18根据需要来控制传动机构，从而达到调节圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮1旋转速度的快慢。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种低浓度瓦斯转轮催化氧化装置，包括蓄热体，其特征在于：所述蓄热体中心安装有转动轴，通过设置在蓄热体两端的轴承支撑；转动轴通过传动机构与电机相连；蓄热体外部设有保温隔热层，轴向两端设有腔室，一端设有隔板将腔室分为第一进气室、第一排气室，另一端隔板将腔室对应分为第二排气室，第二进气室，所述第一进气室、第一排气室、第二排气室、第二进气室分别与第一进气管、第一排气管、第二排气管、第二进气管连接。

2.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯转轮催化氧化装置，其特征在于：所述蓄热体为圆形蜂窝陶瓷蓄热转轮，其内部设有沿轴向的微小气流通道，通道内表面涂有瓦斯氧化催化剂。

3.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯转轮催化氧化装置，其特征在于：所述电机与控制器连接。