CN106401639B - 乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，包括两个进排气口扩张段、两个一端开口的进排气腔和反应室，每个进排气腔内均布有多个第一导流板。增设PLC，每个进排气口扩张段的顶端外壁上增设一套第一电控调节机构，每个进排气腔的外部侧壁上增设一套第二电控调节机构，每个进排气口扩张段内增设第二导流板。进气扩口管内的第二导流板的转动由第一电控调节机构调节控制，进气腔内第一导流板的转动由第二电控调节机构调节控制。本发明能够在进气量波动较大的实际工况下灵活调整导流板的角度，保证氧化床的进气量和温度均匀分布，提高装置运行的可靠性和乏风瓦斯氧化率。

Description

乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统

技术领域

本发明具体涉及一种乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，属于煤矿通风瓦斯利用技术领域。

背景技术

煤矿生产过程中为了提高安全性，通常采用大量通风来排放煤矿瓦斯(称为矿井乏风，Ventilation Air Methane，简称VAM)。甲烷是煤矿瓦斯和很多工业废气的主要成分，是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，但同时也是优质洁净的气体能源。我国是煤炭生产大国，每年通过煤矿乏风排放的纯甲烷在200亿立方米以上，不仅造成了不可再生能源资源的巨大浪费，也严重污染了大气环境。

乏风瓦斯体积浓度非常低(一般在0.1％～0.75％)、风量和体积浓度波动范围大的特点决定了很难利用传统燃烧器直接进行燃烧。目前热逆流氧化技术可以有效处理煤矿乏风，其原理是利用反应室内陶瓷氧化床的蓄热特性形成高温度场使甲烷氧化，并且通过换向流动反应技术维持氧化装置稳定运行。为维持氧化过程的稳定性和可靠性，一个关键问题是保证反应室横截面的温度均衡性和高温区的宽度。随着热逆流氧化装置的乏风处理能力不断加强，反应室的体积和横截面积随之不断增大，其横截面的温度均衡性愈发重要。进气均流系统是热逆流氧化装置中进行进气流量分配的关键部件，可保证反应室内的乏风氧化放热量亦分配均匀，对提升反应室横截面的温度均衡性和装置的甲烷转化率有重要意义。

中国专利文献CN200920025061.8提供的乏风氧化装置进排气导流系统，在乏风氧化装置上、下进排气腔安装了导流板，导流板一端通过固定轴铰接在反应室蓄热体上，导流板的活动端与高度控制装置连接，导流板将炉体的上、下进排气腔的进出风口均匀分割，从而调整反应室中的进气量分布均匀，使反应室横截面的温度场均衡，提高气体的氧化率。但是，该技术方案仍然存在不足，导流系统很难消除氧化装置进、出口附近反应室内的流量高峰，且导流板的角度在装置运行过程中无法灵活调整，对乏风流量波动较大的实际工况适应不佳，不能在进气流量差别较大的情况下使蓄热体横截面保持较好的温度均衡。另外，导流板的形状采用直板，并且直接铰接在反应室蓄热体上，容易在导流板根部产生流动死角，使反应室内局部区域流量降低，影响到反应室横截面的流量和温度场均衡。除此之外，目前还未见有结构和性能都比较完善的乏风热逆流氧化装置的进排气导流系统。

发明内容

本发明的目的是弥补现有煤矿乏风瓦热逆流斯氧化装置进排气导流技术的不足，提供一种乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，保证装置反应室的进气量和温度均匀分布，提高装置运行的可靠性和乏风瓦斯氧化率。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：

一种乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，包括两个进排气口扩张段、两个一端开口的进排气腔和反应室，其中反应室的上、下侧分别设置一进排气腔，反应室与进排气腔连通，每个进排气腔的开口端对应与进排气口扩张段连通，每个进排气腔内均布有多个弧形导轨及第一导流板，每块第一导流板的活动端对应与一个弧形导轨滑动连接，第一导流板的另一端设置一水平方向的固定轴，固定轴的两端均间隙穿出进排气腔的侧壁，其特征在于：

设置PLC，在每个进排气口扩张段的顶端外壁上设置一套第一电控调节机构，在每个进排气腔的外部侧壁上设置一套第二电控调节机构；

每个进排气腔内设有4～6块第一导流板，每块第一导流板靠近固定轴端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板的固定轴与反应室的距离为进排气腔高度的1/10～1/5，每块第一导流板的上表面均设有导流棉绳，导流棉绳在第一导流板表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳的端头延伸到进排气腔外；

每个进排气口扩张段的扩张角度为30°～60°，进排气口扩张段内设置4～6块第二导流板和与第二导流板对应的弧形导轨，其中第二导流板采用直板形导流板，弧形导轨水平固定安装在进排气口扩张段的内壁上，每块第二导流板的活动端与一个弧形导轨滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴，固定轴的两端均间隙穿出进排气口扩张段的上、下壁；

第一电控调节机构包括安装在进排气口扩张段顶端外壁上的多台电机和多个差压计，其中每台电机的动力输出端经联轴器对应与进排气口扩张段内固定轴的端部固定连接，多个差压计检测反应室沿宽度方向、反应室上下侧之间的压强差分布；

第二电控调节机构包括安装在进排气腔外部侧壁上的多台电机和多个差压计，其中每台电机的动力输出端经联轴器对应与进排气腔内固定轴的端部固定连接，多个差压计检测反应室沿长度方向、反应室上下侧之间的压强差分布；

PLC的输入端接多个差压计的输出端，PLC的输出端接每个电机的控制端。

所述的乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，进排气腔内第一导流板的角度沿气流方向依次增大，弧形导轨上设有与第一导流板活动端匹配的卡槽。

所述的乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，进排气口扩张段内，弧形导轨上设有与第二导流板活动端匹配的卡槽。

其工作原理为：

煤矿乏风依次经过热逆流氧化装置同侧的进排气口扩张段和进排气腔进入反应室发生氧化反应，而后尾气依次经过另一侧的进排气腔和进排气口扩张段排出装置，每隔一段时间，热逆流氧化装置内的气流逆向流动。差压计对反应室上、下侧沿流通截面的纵向中心线和横向中心线的压强差进行采集并将采集数据输出至PLC。PLC根据差压计的数据，控制电机输出转矩，通过联轴器带动固定轴及导流板转动，进行进排气口扩张段内第二导流板和进排气腔内第一导流板角度的调节。差压计输出的压强差数据分为两组，一组为反应室沿流通截面水平纵向中心线的压强差分布，另一组为反应室沿流通截面水平横向中心线的压强差分布。反应室沿流通截面水平纵向中心线的压强差分布由两个进排气口扩张段内的第一导流板进行调节，反应室沿流通截面水平横向中心线的压强差分布由两个进排气腔内的第二导流板进行调节。PLC将这两组压强差数据分别处理，处理方法为：PLC计算每组压强差的均方差，如果均方差超出合理范围则计算该组压强差的平均值，然后计算该组各个压强差与平均值的偏差，根据此偏差确定该组压强差对应的各个导流板倾斜角度的变化量，继而计算对应的各个导流板的转动角度和电机输出的转矩，PLC输出信号至对应的各个电机调整导流板的角度，计算新的该组压强差的均方差，如果均方差在合理范围内则停止调整，如果均方差仍超出合理范围则继续根据以上方法调整，直至每组压强差的均方差降至合理范围，最终使反应室水平纵向和横向的压强差均达到均匀分布。

本发明与现有技术相比，主要优点和有益效果是：

1、该导流系统在上、下进排气口扩张段和上、下进排气腔内均布置了导流板，可以保证反应室横截面的横向和纵向的进气量分布均具有较好的均衡性。导流板的角度根据差压计的压强差信号进行实时调整，保证在不同进气流量工况下导流板两端均有分布均匀的压强差，对乏风流量波动较大的实际工况适应较佳，可以在进气流量变化较大的情况下使反应室横截面保持较好的温度均衡。

2、导流板的形状根部采用圆弧，圆滑过渡至端部的直板，并且导流板根部与反应室保留一定间隙，避免了导流板根部产生流动死角导致反应室内局部流量降低，使反应室入口的进气量分布均衡并连续，使热氧化过程更加稳定可靠。

3、安装在上、下进排气腔内的导流板的上表面设有导流棉绳，可以将反应气体的冷凝水传导至氧化装置主体外，防止冷凝水回流或被进气带入反应室，使反应室温度降低。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施结构的俯视图。

图3是图2所示实施结构的A-A剖视图。

图4是进排气腔内导流板和弧形滑轨的放大结构示意图。

图5是进排气腔内导流板上导流棉绳的结构示意图。

图中：1、进排气口扩张段 2、进排气腔 3、反应室 4、弧形导轨 5、第一导流板 6、固定轴 7、PLC 8、导流棉绳 9、第二导流板 10、电机 11、差压计 12、联轴器 13、卡槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。在图1～5所示的实施例中：

反应室3的上、下侧分别设置一进排气腔2，反应室3与进排气腔2连通，每个进排气腔2的开口端对应与进排气口扩张段1连通，每个进排气腔2内均布有多个弧形导轨4及第一导流板5，每块第一导流板5的活动端对应与一个弧形导轨4滑动连接，第一导流板5的另一端设置一水平方向的固定轴6，固定轴6的两端均间隙穿出进排气腔2的侧壁。

设置PLC7，在每个进排气口扩张段1的顶端外壁上设置一套第一电控调节机构，在每个进排气腔2的外部侧壁上设置一套第二电控调节机构。PLC7的输入端接多个差压计11的输出端，PLC7的输出端接每个电机10的控制端。

每个进排气腔2内设有4块第一导流板5，每块第一导流板5靠近固定轴6端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板5的固定轴6与反应室3的距离为进排气腔2高度的1/10，每块第一导流板5的上表面均设有导流棉绳8，导流棉绳8在第一导流板5表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳8的端头延伸到进排气腔2外。

每个进排气口扩张段1的扩张角度为50°，进排气口扩张段1内设置4块第二导流板9和与第二导流板9对应的弧形导轨4，其中第二导流板9采用直板形导流板，弧形导轨4水平固定安装在进排气口扩张段1的内壁上，每块第二导流板9的活动端与一个弧形导轨4滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴6，固定轴6的两端均间隙穿出进排气口扩张段1的上、下壁。

第一电控调节机构包括安装在进排气口扩张段1顶端外壁上的多台电机10和多个差压计11，其中每台电机10的动力输出端经联轴器12对应与进排气口扩张段1内固定轴6的端部固定连接，多个差压计11检测反应室3沿宽度方向、反应室3上下侧之间的压强差分布。

第二电控调节机构包括安装在进排气腔2外部侧壁上的多台电机10和多个差压计11，其中每台电机10的动力输出端经联轴器12对应与进排气腔2内固定轴6的端部固定连接，多个差压计11检测反应室3沿长度方向、反应室3上下侧之间的压强差分布。

进排气腔2内第一导流板5的角度沿气流方向依次增大，弧形导轨4上设有与第一导流板5活动端匹配的卡槽13。进排气口扩张段1内，弧形导轨4上设有与第二导流板9活动端匹配的卡槽13。

Claims (3)

1.一种乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，包括两个进排气口扩张段(1)、两个一端开口的进排气腔(2)和反应室(3)，其中反应室(3)的上、下侧分别设置一进排气腔(2)，反应室(3)与进排气腔(2)连通，每个进排气腔(2)的开口端对应与进排气口扩张段(1)连通，每个进排气腔(2)内均布有多个弧形导轨(4)及第一导流板(5)，每块第一导流板(5)的活动端对应与一个弧形导轨(4)滑动连接，第一导流板(5)的另一端设置一水平方向的固定轴(6)，固定轴(6)的两端均间隙穿出进排气腔(2)的侧壁，其特征在于：

增设PLC(7)，在每个进排气口扩张段(1)的顶端外壁上增设一套第一电控调节机构，在每个进排气腔(2)的外部侧壁上增设一套第二电控调节机构；

每个进排气腔(2)内设有4～6块第一导流板(5)，每块第一导流板(5)靠近固定轴(6)端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板(5)的固定轴(6)与反应室(3)的距离为进排气腔(2)高度的1/10～1/5，每块第一导流板(5)的上表面均设有导流棉绳(8)，导流棉绳(8)在第一导流板(5)表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳(8)的端头延伸到进排气腔(2)外；

每个进排气口扩张段(1)的扩张角度为30°～60°，进排气口扩张段(1)内增设4～6块第二导流板(9)和与第二导流板(9)对应的弧形导轨(4)，其中第二导流板(9)采用直板形导流板，弧形导轨(4)水平固定安装在进排气口扩张段(1)的内壁上，每块第二导流板(9)的活动端与一个弧形导轨(4)滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴(6)，固定轴(6)的两端均间隙穿出进排气口扩张段(1)的上、下壁；

第一电控调节机构包括安装在进排气口扩张段(1)顶端外壁上的多台电机(10)和多个差压计(11)，其中每台电机(10)的动力输出端经联轴器(12)对应与进排气口扩张段(1)内固定轴(6)的端部固定连接，多个差压计(11)检测反应室(3)沿宽度方向、反应室(3)上下侧之间的压强差分布；

第二电控调节机构包括安装在进排气腔(2)外部侧壁上的多台电机(10)和多个差压计(11)，其中每台电机(10)的动力输出端经联轴器(12)对应与进排气腔(2)内固定轴(6)的端部固定连接，多个差压计(11)检测反应室(3)沿长度方向、反应室(3)上下侧之间的压强差分布；

PLC(7)的输入端接多个差压计(11)的输出端，PLC(7)的输出端接每个电机(10)的控制端。

2.如权利要求1所述的乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，其特征在于：进排气腔(2)内第一导流板(5)的角度沿气流方向依次增大，弧形导轨(4)上设有与第一导流板(5)活动端匹配的卡槽(13)。

3.如权利要求1所述的乏风热逆流氧化装置电控调节式进排气导流系统，其特征在于：进排气口扩张段(1)内，弧形导轨(4)上设有与第二导流板(9)活动端匹配的卡槽(13)。

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