CN111425870A - 一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法 - Google Patents
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Abstract
一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法，属于环境污染控制与煤矿安全技术及工程领域，本申请采用颗粒状蓄热体与含瓦斯气体进行逆行流动换热，实现含瓦斯气体的氧化，本申请解决了目前固定式蓄热体在氧化含瓦斯气体时必须进行周期性换向而导致床温波动大的难题，特别适用于煤矿抽采低浓度瓦斯（1%～6%）、通风瓦斯（≤1%）及瓦斯浓度小于6%的油气等超低浓度的含瓦斯气体，本申请具有节能、高效、设备结构紧凑、操作方便、投资和运行成本低、有利于氧化装置的大型化等特点。
Description
技术领域
本发明属于环境污染控制与煤矿安全技术及工程领域，尤其涉及一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法。
背景技术
随着我国社会生产力的提升，对能源的需求量每日俱增。在我国现有能源结构中，煤炭依然占据着较大比重。在煤炭开采过程中，充斥在井下的瓦斯是矿井安全的一大隐患，必须将其从井下排出，保障井下工作安全进行。对于浓度大于30%的瓦斯可以直接进行燃烧利用，浓度较低的瓦斯被排入大气。瓦斯的主要成分是甲烷，其温室作用效果是二氧化碳的21倍，直排对大气环境造成了极大破坏。
甲烷作为清洁能源，是我们日常生活中所必需的燃料，随着国际能源局势的日趋紧张，煤层气的利用就显得更加重要，有着及其诱人的开发利用前景。而且对煤层气的深加工利用，不仅是缓解能源危机的出路，也能防范井下瓦斯事故的发生。现有技术一般在固定式蓄热体中将含瓦斯气体周期换向来实现低浓度瓦斯的氧化燃烧，但易出现床温波动大等问题。因此需要提出一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法来解决上述问题。
发明内容
解决的技术问题：
针对现有技术的不足，本申请提供了一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法，解决了目前固定式蓄热体在氧化含瓦斯气体时必须进行周期性换向而导致床温波动大的难题，特别适用于煤矿抽采低浓度瓦斯（1%～6%）、通风瓦斯（≤1%）及瓦斯浓度小于6%的油气等超低浓度的含瓦斯气体。
技术方案：
为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：
一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置由氧化装置、含瓦斯气体入口、蓄热体喷动气体喷口、布风板、气室、提升管、蓄热体颗粒入口、蓄热体颗粒返流器、蓄热体颗粒、含瓦斯气体、蓄热体喷动气体组成，所述含瓦斯气体的含瓦斯气体入口及蓄热体喷动气体的喷口设在氧化装置的底板上，所述布风板设在氧化装置的下部，提升管设在氧化装置的中心，蓄热体颗粒返流器设在提升管的顶部。
进一步的，所述布风板与蓄热体喷动气体喷口平齐并焊接密封，布风板与氧化装置底板形成气室。
进一步的，所述提升管与蓄热体喷动气体喷口同心布置并焊接，蓄热体颗粒入口设在提升管与蓄热体喷动气体喷口之间。
进一步的，所述氧化装置为圆柱形或方形，所述蓄热体颗粒为惰性颗粒介质。
进一步的，所述蓄热体颗粒填充于氧化装置的内部、布风板的上部、提升管的外部而形成填充床。
一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化方法，步骤为：
第一步：所述含瓦斯气体由含瓦斯气体入口进入气室，经布风板匀流后进入含有蓄热体颗粒的填充体向上流动，在流动过程中被蓄热体颗粒氧化；
第二步：所述蓄热体喷动气体由蓄热体喷动气体喷口喷入提升管内部，蓄热体喷动气体携带蓄热体颗粒通过提升管由填充床的底部至顶部，经蓄热体颗粒返流器分离后返回填充床的顶部；
第三步：所述填充床底部的蓄热体颗粒在含瓦斯气体的作用下经蓄热体颗粒入口进入提升管完成蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化。
进一步的，所述提升管与氧化装置之间连接关系为置于氧化装置中心的内循环式或提升管置于氧化装置外部的外循环式实现蓄热体颗粒的循环。
进一步的，所述第二步中实现蓄热体颗粒循环的方法为通过提升管内蓄热体喷动气体的携带作用来实现，或通过在氧化装置的外部设置机械提升装置来实现。
进一步的，所述第三步中通过蓄热体颗粒与含瓦斯气体的逆行流动而实现含瓦斯气体的协同氧化。
有益效果：
本申请提供了一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置及协同氧化方法，具备以下有益效果：
1、本申请所述的提升管可设置在氧化装置的内部，也可设置在氧化装置的外部，于氧化装置的内部、布风板的上部、提升管的外部填充蓄热体颗粒，上述构成循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，操作简单，结构较为紧凑、灵活，有利于氧化装置大型化。
2、本申请在氧化装置的下部设置有布风板，所述的含瓦斯气体由入口进入气室，经布风板匀流后进入蓄热体颗粒的填充体向上流动，使得填充的蓄热体颗粒能够充分接触、氧化含瓦斯气体，装置氧化效率高。
3、本申请在装置的运行方式上采用蓄热体颗粒与含瓦斯气体进行逆行流动换热，以实现含瓦斯气体的氧化，解决了目前固定式蓄热体在氧化含瓦斯气体时必须进行周期性换向而导致床温波动大的难题，特别适用于煤矿抽采低浓度瓦斯1%～6%、通风瓦斯≤1%及瓦斯浓度小于6%的油气等超低浓度的含瓦斯气体。
附图说明
图1为本申请实施例1一种蓄热体内循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置结构示意图。
图2为本申请实施例2一种蓄热体外循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置结构示意图。
图3为本申请实施例3一种蓄热体机械提升外循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置结构示意图。
附图标记说明：1、氧化装置，2、含瓦斯气体入口，3、蓄热体喷动气体喷口，4、布风板，5、气室，6、提升管，7、蓄热体颗粒入口，8、蓄热体颗粒返流器，9、蓄热体颗粒，10、含瓦斯气体，11、蓄热体喷动气体。
具体实施方式
下面将结合说明书中的附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1，如图1所示的蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，由氧化装置1、含瓦斯气体入口2、蓄热体喷动气体喷口3、布风板4、气室5、提升管6、蓄热体颗粒入口7、蓄热体颗粒返流器8、蓄热体颗粒9、含瓦斯气体10、蓄热体喷动气体11组成，所述含瓦斯气体10的含瓦斯气体入口2及蓄热体喷动气体11的喷口3设在氧化装置1的底板上，所述布风板4设在氧化装置1的下部，提升管6设在氧化装置1的中心，蓄热体颗粒返流器8设在提升管6的顶部。所述布风板4与蓄热体喷动气体喷口3平齐并焊接密封，布风板4与氧化装置1底板形成气室5。所述提升管6与蓄热体喷动气体喷口3同心布置并焊接，蓄热体颗粒入口7设在提升管6与蓄热体喷动气体喷口3之间。所述氧化装置1为圆柱形或方形，所述蓄热体颗粒9为惰性颗粒介质。所述蓄热体颗粒9填充于氧化装置1的内部、布风板4的上部、提升管6的外部而形成填充床。
一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化方法，步骤为：
第一步：所述含瓦斯气体10由含瓦斯气体入口2进入气室5，经布风板4匀流后进入含有蓄热体颗粒9的填充体向上流动，在流动过程中被蓄热体颗粒9氧化；
第二步：所述蓄热体喷动气体11由蓄热体喷动气体喷口3喷入提升管6内部，蓄热体喷动气体11携带蓄热体颗粒9通过提升管6由填充床的底部至顶部，经蓄热体颗粒返流器8分离后返回填充床的顶部；
第三步：所述填充床底部的蓄热体颗粒9在含瓦斯气体10的作用下经蓄热体颗粒入口7进入提升管6完成蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化。
实施例2，如图2所示的蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，由氧化装置1、含瓦斯气体入口2、蓄热体喷动气体喷口3、布风板4、气室5、提升管6、蓄热体颗粒入口7、蓄热体颗粒返流器8、蓄热体颗粒9、含瓦斯气体10、蓄热体喷动气体11组成，所述含瓦斯气体10的含瓦斯气体入口2及蓄热体喷动气体11的喷口3设在氧化装置1的底板上，所述布风板4设在氧化装置1的下部，提升管6设在氧化装置1的外部，蓄热体颗粒返流器8设在提升管6的顶部。所述布风板4与蓄热体喷动气体喷口3平齐并焊接密封，布风板4与氧化装置1底板形成气室5。所述提升管6与蓄热体喷动气体喷口3同心布置并焊接，蓄热体颗粒入口7设在提升管6与蓄热体喷动气体喷口3之间。所述氧化装置1为圆柱形或方形，所述蓄热体颗粒9为惰性颗粒介质。所述蓄热体颗粒9填充于氧化装置1的内部、布风板4的上部、提升管6的外部而形成填充床。
实施例3，如图3所示的蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，由氧化装置1、含瓦斯气体入口2、机械提升装置、布风板4、气室5、提升管6、蓄热体颗粒入口7、蓄热体颗粒返流器8、蓄热体颗粒9、含瓦斯气体10、密封气流组成，所述含瓦斯气体10的含瓦斯气体入口2设在氧化装置1的底板上，所述布风板4设在氧化装置1的下部，提升管6设在氧化装置1的外部，蓄热体颗粒返流器8设在提升管6的顶部。所述布风板4与机械提升装置下部平齐并焊接密封，布风板4与氧化装置1底板形成气室5。所述机械提升装置设在提升管6内，蓄热体颗粒入口7设在提升管6与机械提升装置之间。所述氧化装置1为圆柱形或方形，所述蓄热体颗粒9为惰性颗粒介质。所述蓄热体颗粒9填充于氧化装置1的内部、布风板4的上部、提升管6的外部而形成填充床。实现蓄热体颗粒循环的方法为通过在氧化装置1的外部设置机械提升装置来实现。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请，尽管通过上述优选实施例已经对本申请进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以对其在形式上和细节上作出各种各样的改变，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其特征在于：所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置由氧化装置（1）、含瓦斯气体入口（2）、蓄热体喷动气体喷口（3）、布风板（4）、气室（5）、提升管（6）、蓄热体颗粒入口（7）、蓄热体颗粒返流器（8）、蓄热体颗粒（9）、含瓦斯气体（10）、蓄热体喷动气体（11）组成，所述含瓦斯气体（10）的含瓦斯气体入口（2）及蓄热体喷动气体（11）的喷口（3）设在氧化装置（1）的底板上，所述布风板（4）设在氧化装置（1）的下部，提升管（6）设在氧化装置（1）的中心，蓄热体颗粒返流器（8）设在提升管（6）的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其特征在于：所述布风板（4）与蓄热体喷动气体喷口（3）平齐并焊接密封，布风板（4）与氧化装置（1）底板形成气室（5）。
3.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其特征在于：所述提升管（6）与蓄热体喷动气体喷口（3）同心布置并焊接，蓄热体颗粒入口（7）设在提升管（6）与蓄热体喷动气体喷口（3）之间。
4.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其特征在于：所述氧化装置（1）为圆柱形或方形，所述蓄热体颗粒（9）为惰性颗粒介质。
5.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其主要特征在于：所述蓄热体颗粒（9）填充于氧化装置（1）的内部、布风板（4）的上部、提升管（6）的外部而形成填充床。
6.一种权利要求1-5任一所述蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化方法，其特征在于步骤为：
第一步：所述含瓦斯气体（10）由含瓦斯气体入口（2）进入气室（5），经布风板（4）匀流后进入含有蓄热体颗粒（9）的填充体向上流动，在流动过程中被蓄热体颗粒（9）氧化；
第二步：所述蓄热体喷动气体（11）由蓄热体喷动气体喷口（3）喷入提升管（6）内部，蓄热体喷动气体（11）携带蓄热体颗粒（9）通过提升管（6）由填充床的底部至顶部，经蓄热体颗粒返流器（8）分离后返回填充床的顶部；
第三步：所述填充床底部的蓄热体颗粒（9）在含瓦斯气体（10）的作用下经蓄热体颗粒入口（7）进入提升管（6）完成蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化。
7.根据权利要求1所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置，其特征在于：所述提升管（6）与氧化装置（1）之间连接关系为置于氧化装置（1）中心的内循环式或提升管（6）置于氧化装置（1）外部的外循环式实现蓄热体颗粒（9）的循环。
8.根据权利要求6所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化方法，其特征在于：所述第二步中实现蓄热体颗粒（9）循环的方法为通过提升管（6）内蓄热体喷动气体（11）的携带作用来实现，或通过在氧化装置（1）的外部设置机械提升装置来实现。
9.根据权利要求6所述的一种蓄热体循环式低浓度含瓦斯气体流态化协同氧化装置的协同氧化方法，其特征在于：所述第三步中通过蓄热体颗粒（9）与含瓦斯气体（10）的逆行流动而实现含瓦斯气体（10）的协同氧化。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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