CN116492840A - 一种基于吸附、催化协同作用的co消除模组及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组及使用方法,包括悬挂单元、框架单元、处理单元;处理单元包括吸附过滤模块、催化氧化模块、多个原位加热片;原位加热片插接在吸附过滤模块、催化氧化模块内;吸附过滤模块内填充有吸附剂颗粒;催化氧化模块内填充有催化剂颗粒;原位加热片通过导线连接有防爆控制箱;本发明满足矿井对于爆破CO产物的消除需求,解决井下通风管道易受爆破岩石冲击损坏而影响通风CO稀释效果的难题,利用原位自加热促使吸附剂和催化剂重复利用,极大地延长了使用寿命。本发明使用方法简单、持续生效、安全稳定,降低了爆破作业一氧化碳浓度,改善了爆破作业工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及井下有毒气体净化技术领域,具体为一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组及使用方法。
背景技术
矿井、隧道等场所施工作业时,经常会涉及到爆破作业,爆破作业一般都是先钻孔,然后往炮孔中填充炸药等,再引爆实现爆破作业。目前爆破作业中采用的炸药大多都是负氧平衡炸药,极易在爆破过程中产生大量CO有毒有害气体,严重制约生产以及危害工作人员生命健康安全。目前爆破作业采取的降低一氧化碳浓度措施主要为通风方式,通过持续风流稀释高浓度CO。而且通风方式主要为局部通风,但是在实际操作中,风筒通常会被爆炸冲击抛掷而出的岩石严重破坏,通风效果受到影响,一氧化碳无法及时得到稀释,造成巨大安全隐患。因此亟需对于爆破作业CO有毒有害气体净化技术进行改进,提供一种能持续消除CO有毒有害气体的消除设备解决CO超限的难题。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组及使用方法,降低爆破作业一氧化碳浓度,改善爆破作业工作环境。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,包括悬挂单元、框架单元、处理单元;框架单元可拆卸的连接在悬挂单元的下部;处理单元设置在框架单元的内部;处理单元包括吸附过滤模块、催化氧化模块、多个原位加热片;吸附过滤模块的内侧面和催化氧化模块的内侧面相互贴合设置;原位加热片插接在吸附过滤模块、催化氧化模块内,并且多个所述原位加热片上下相互平行设置形成栅栏式通道;吸附过滤模块内填充有吸附剂颗粒;催化氧化模块内填充有催化剂颗粒;原位加热片通过导线连接有防爆控制箱。
优选地,所述吸附剂颗粒为硅酸盐、硅铝酸盐或二氧化硅中的一种,颗粒直径为3-5mm,吸附过滤模块厚度为1-4cm。
优选地,所述催化剂颗粒活性成分是以铁、铜、锰、钴的过渡金属氧化物通过沉淀合成法制备而成,催化剂颗粒的粒径大于0.5mm,催化氧化模块厚度为1-3cm。
优选地,所述吸附过滤模块、催化氧化模块均配置有外壳;所述外壳采用厚度为1-3mm的防锈耐冲击金属材质制成;外壳的上、下两端分别固定设置有用于拼装的滑块;外壳的侧面设置有紧固扣;所述外壳的外侧面上密布有边长为3-6cm并贯穿内侧面的粗方孔;外壳的内部固定设置有网孔小于0.5mm的不锈钢丝网;所述不锈钢丝网贴合粗方孔设置。
优选地,所述框架单元包括侧边框架、定位杆、连接杆;侧边框架的外部包裹有阻燃隔热材料;定位杆横向设置在侧边框架的内部;定位杆上设置有与滑块相适配的滑槽;连接杆与定位杆垂直固定连接;连接杆的上下两端分别与侧边框架的上下部固定连接;所述连接杆上固定设置有定位块;所述定位块与所述外壳抵接接触。
优选地,所述悬挂单元包括安装块、连接块、螺纹传动杆、滑轨、定位板、基座、驱动电机、电动伸缩推杆;定位板、驱动电机、滑轨固定在基座的底部;安装块的上端面与基座的下端面滑动接触;连接块设置在安装块的下方,且连接块的一侧与安装块铰接连接;所述侧边框架设置在连接块的底部;螺纹传动杆的一端与驱动电机的输出轴传动连接,另一端穿过连接块并可转动的连接于定位板上,螺纹传动杆与连接块螺纹连接配合;滑轨设置在螺纹传动杆的一侧并平行于螺纹传动杆的轴线方向延伸;电动伸缩推杆的一端铰接于连接块上,另一端铰接于滑轨上。
优选地,所述原位加热片包括加热芯、绝缘膜、导热板、耐高温绝缘导线;导热板内设置有容纳加热芯的腔室,加热芯置于腔室内;绝缘膜包覆在加热芯上;导热板上设置有绝缘护套,绝缘护套与绝缘膜一体设置;耐高温绝缘导线的一端与加热芯连接,另一端穿过绝缘护套并延伸至外部与所述防爆控制箱连接;导热板的侧面设置有多个卡槽,卡槽内嵌入设置有散热片,散热片垂直导热板布置。
优选地,所述吸附过滤模块、催化氧化模块的内部分别设置有多个温度传感器。
优选地,所述原位加热片的表面温度恒定为120-145℃,厚度为3-5mm。
一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组的使用方法,包括以下步骤:
S1:预制催化剂颗粒及吸附剂颗粒,干燥活化,再将吸附剂颗粒及催化剂颗粒分别承装到吸附过滤模块、催化氧化模块内并进行封闭;在爆破作业场所,通过锚索将悬挂单元安装在距离爆破作业面50-60m处位置;消除模组截面尺寸可通过下述公式进行计算:
式中,SJ表示模组截面面积,SH表示巷道截面面积,CH和C0分别表示巷道内爆破后CO浓度以及消除后CO浓度;kC表示消除系数,其可通过实验得到;
S2:CO消除前,先利用驱动电机控制螺纹传动杆控制装置水平调整到合适位置,再利用电动伸缩推杆将处理单元小角度旋转,避免持续受风吹作用影响;利用爆破作业实施前2-3h准备时间通电进行原位加热片加热,加热时实时监控温度情况,同时防爆控制箱通过温度传感器数据根据下式来判定是否持续加热;
式中,t0为温度传感器温度均值,tn表示第n个传感器温度值,tm为温度设定最大值,ta为温度设置平均值;
实施爆破前处理单元竖直迎风放置,停止加热,待爆破后含CO风流到达实现CO消除;
S3:单次爆破作业完成之后,处理单元恢复原位置,待下次爆破作业前准备时间再进行原位加热片加热,下次爆破作业重复上述流程实现CO消除。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1)、本发明简化了消除程序,能保证长久有效的消除,同时采用吸附-催化协同起效的方法实现了CO消除,进一步降低了水汽等对CO消除的影响;
2)、本发明充分利用吸附剂颗粒和催化剂颗粒的热脱附特性,通过满足井下加热要求的原位加热片对吸附剂颗粒及催化剂颗粒进行原位自加热,达到水脱附的效果,进而使得吸附剂和催化剂重新恢复活性,达到重复利用的效果;
3)、本发明中吸附过滤模块、催化氧化模块可根据现场实际情况进行现场拼装,降低了运输难度以及成本,同时提高了设备环境适应能力,能够适应大部分现场作业。
4)、本发明满足矿井对于爆破CO产物的消除需求,解决井下通风管道易受爆破岩石冲击损坏而影响通风CO稀释效果的难题,利用原位自加热促使吸附剂和催化剂重复利用,极大地延长了使用寿命。本发明使用方法简单、持续生效、安全稳定,降低了爆破作业一氧化碳浓度,改善了爆破作业工作环境。
附图说明
图1是本发明的整体结构正视图;
图2是本发明的整体结构侧视图;
图3是本发明中的原位加热片的结构示意图;
图4是本发明的导热结构示意图;
图5是本发明的安装实施示意图;
图6是本发明的安装与风流方向的示意图;
图7是本发明的侧边框架的偏转状态示意图;
图8是本发明的使用方法流程图;
图9是本模组实验室消除效果图。
其中:
1、悬挂单元;1-1、安装块;1-2、连接块;1-3、螺纹传动杆;1-4、滑轨;1-5、定位板;1-6、基座;2、吸附过滤模块;3、催化氧化模块;3-1、消除剂颗粒;3-2、外壳;3-3、接线腔;3-4、滑块;4、框架单元;4-1、侧边框架;4-2、导线接口;4-3、定位杆;4-4、连接杆;4-5、定位块;4-6、紧固扣;5、驱动电机;6、电动伸缩推杆;7、原位加热片;7-1、导线;7-2、绝缘护套;7-3、导热板;7-4、加热芯;7-5、绝缘膜;7-6、卡槽;8、温度传感器;9、散热片;10、绝缘电缆;11、锚索;12、防爆控制箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示,一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,包括悬挂单元1、框架单元4、处理单元;框架单元4可拆卸的连接在悬挂单元1的下部;处理单元设置在框架单元4的内部;处理单元包括吸附过滤模块2、催化氧化模块3、多个原位加热片7;吸附过滤模块2的内侧面和催化氧化模块3的内侧面相互贴合设置;原位加热片7插接在吸附过滤模块2、催化氧化模块3内,并且多个原位加热片7上下相互平行设置形成栅栏式通道;吸附过滤模块2内填充有吸附剂颗粒;催化氧化模块3内填充有催化剂颗粒;通过原位加热片7接触吸附剂颗粒和催化剂颗粒并对其进行原位加热;原位加热片7通过导线7-1连接有防爆控制箱12;该消除模组首先通过吸附剂颗粒吸水降低湿度,然后通过催化剂颗粒实现一氧化碳催化氧化达到一氧化碳消除目的,待吸附剂及催化剂失效后利用原位加热片7进行原位加热,实现杂质脱附,重新恢复活性,进而达到重复利用的效果。
进一步的,为了达到更好的吸附-催化组合协同作用效果,吸附剂颗粒为硅酸盐、硅铝酸盐或二氧化硅中的一种,颗粒直径为3-5mm,吸附过滤模块2厚度为1-4cm;催化剂颗粒活性成分是以铁、铜、锰、钴的过渡金属氧化物通过沉淀合成法制备而成,催化剂颗粒的粒径大于0.5mm,催化氧化模块3厚度为1-3cm。
进一步的,吸附过滤模块2、催化氧化模块3均配置有外壳3-2;为了使消除模组具备更好的耐冲击性能和环境适应性,外壳3-2采用厚度为1-3mm的防锈耐冲击金属材质制成,抗冲击能力较强,耐火防爆,单块长为0.3-1m,宽为0.3-1m,模块可根据巷道实际大小设计尺寸;外壳3-2的上、下两端分别固定设置有用于拼装的滑块3-4,可以进行拼装,环境适应能力强,便于安装;外壳3-2的侧面设置有紧固扣4-6,用于将吸附过滤模块2、催化氧化模块3的外壳3-2相连接;外壳3-2的外侧面上密布有边长为3-6cm并贯穿内侧面的粗方孔,用于迎风过滤通道;外壳3-2的内部固定设置有网孔小于0.5mm的不锈钢丝网;不锈钢丝网贴合粗方孔设置,将催化剂颗粒或者吸附剂颗粒固定在外壳3-2里,防止催化剂颗粒及吸附剂颗粒被吹出。
进一步的,如图1、图2所示,为了实现消除模组自拼装,本消除模组通过框架单元4来组合安装,提供更适应环境的消除模组结构。框架单元4包括侧边框架4-1、定位杆4-3、连接杆4-4;侧边框架4-1的外部包裹有阻燃隔热材料,减少模块内部热量散失;定位杆4-3横向设置在侧边框架4-1的内部;定位杆4-3上设置有与滑块3-4相适配的滑槽,将滑块3-4滑入滑槽内,完成吸附过滤模块2和催化氧化模块3在框架单元4内的自由拼装;滑槽平行设置两道,一道用来连接吸附过滤模块2,另一道用来连接催化氧化模块3连接杆4-4与定位杆4-3垂直固定连接,吸附过滤模块2端置于迎风面,催化氧化模块3端紧靠吸附过滤模块2置于背风面;连接杆4-4的上下两端分别与侧边框架4-1的上下部固定连接;连接杆4-4上固定设置有定位块4-5;定位块4-5与外壳3-2抵接接触,可进一步地固定吸附过滤模块2、催化氧化模块3的位置,防止模块移动;外壳3-2内设置有接线腔3-3便于导线7-1与原位加热片7连接;侧边框架4-1上设置有导线接口4-2供导线7-1连出;将处理单元与框架单元4组装完成后再与悬挂单元1连接。
进一步的,悬挂单元1包括安装块1-1、连接块1-2、螺纹传动杆1-3、滑轨1-4、定位板1-5、基座1-6、驱动电机5、电动伸缩推杆;通过锚索11将基座1-6固定好;定位板1-5、驱动电机5、滑轨1-4固定在基座1-6的底部;安装块1-1的上端面与基座1-6的下端面滑动接触;连接块1-2设置在安装块1-1的下方,且连接块1-2的一侧与安装块1-1铰接连接;侧边框架4-1卡接设置在连接块1-2的底部;螺纹传动杆1-3的一端与驱动电机5的输出轴传动连接,另一端穿过连接块1-2并可转动的连接于定位板1-5上,螺纹传动杆1-3与连接块1-2螺纹连接配合,通过驱动电机5带动螺纹传动杆1-3转动,能够使安装块1-1在螺纹传动杆1-3上沿着螺纹传动杆1-3的轴线方向运动,带动连接块1-2同步运动;通过基座1-6和安装块1-1的滑动接触,使安装块1-1不会跟随螺纹传动杆1-3一起旋转;滑轨1-4设置在螺纹传动杆1-3的一侧并平行于螺纹传动杆1-3的轴线方向延伸;滑轨1-4为现有产品,包括轨道和滑动设置在轨道上的滑座;电动伸缩推杆的一端铰接于连接块1-2上,另一端铰接于滑轨1-4的滑座上;连接块1-2跟随安装座同步运动时,通过滑轨1-4保证电动伸缩推杆6跟随连接块1-2同步运动;电动伸缩推杆6为现有产品,通过电动伸缩推杆6的伸缩,能够带动连接块1-2以其与安装块1-1的铰接点进行旋转,进而带动连接块1-2上的侧边框架4-1同步运动,如图7所示。
进一步的,如图3所示,为实现模块内部均匀加热,本发明提供的原位加热片7,能实现快速发热,使用寿命长,安全稳定;原位加热片7包括加热芯7-4、绝缘膜7-5、导热板7-3、耐高温绝缘导线7-1;导热板7-3内设置有容纳加热芯7-4的腔室,加热芯7-4置于腔室内,导热板7-3厚度为1-2mm;绝缘膜7-5包覆在加热芯7-4上;导热板7-3上设置有绝缘护套7-2,绝缘护套7-2与绝缘膜7-5一体设置;耐高温绝缘导线7-1的一端与加热芯7-4连接,另一端穿过绝缘护套7-2并延伸至外部与防爆控制箱12连接;导热板7-3的侧面设置有多个卡槽7-6,卡槽7-6在板面上呈线性等距离分布,卡槽7-6内嵌入设置有散热片9,散热片9垂直导热板7-3布置,使导热更加均匀,可以有效对催化剂颗粒以及吸附剂颗粒进行加热再生;如图4所示,为了实现吸附剂及催化剂的恒温加热,吸附过滤模块2及催化氧化模块3内部配置多块原位加热片7,与吸附剂颗粒及催化剂颗粒紧密接触;原位加热片7在吸附过滤模块2、催化氧化模块3内对立平行设置,同时与外壳3-2的内壁接触固定,形成加热“栅栏”;原位加热片7导线7-1接线完成从侧边框架4-1导线接口4-2连出,再采用耐高温绝缘阻燃胶多重密封。各原位加热片7之间间隔10-20mm。
进一步的,吸附过滤模块2、催化氧化模块3的内部分别设置有多个温度传感器8;温度传感器8通过绝缘电缆10连接有井下控制设备,实时监测模块内部温度,当温度超过设定值实现自动断电散热,进一步保证使用安全性;控制设备内置热再生程序,用于控制原位加热片7的运行。
进一步的,原位加热片7的表面温度恒定为120-145℃,厚度为3-5mm。
如图8所示,一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组的使用方法,包括以下步骤:
S1:预制催化剂颗粒及吸附剂颗粒,干燥活化:
先准备以硅酸盐、硅铝酸盐或二氧化硅中的一种为主要成分的吸附剂颗粒,再以铁、铜、锰、钴的过渡金属氧化物为活性成分通过沉淀合成法制备CO催化剂,通过标准筛进行筛选,吸附剂颗粒粒径为3-5mm,催化剂粒径不小于0.5mm,层厚度均为1-3cm;首次使用时,吸附剂在150-250℃、干燥环境下活化2-3h,催化剂在200-300℃、干燥环境下干燥1-3h;
将准备好的吸附剂颗粒及催化剂颗粒分别放入到吸附过滤模块2和催化氧化模块3的外壳3-2中并进行封闭,使得吸附剂颗粒及催化剂颗粒与原位加热片7充分接触,保证重复利用时良好加热效果;温度传感器8布置在吸附过滤模块2和催化氧化模块3中与原位加热片7相近,便于及时反馈加热片温度,防止加热温度过高;封闭吸附过滤模块2及催化氧化模块3,然后检查模块,避免模块出现吸附剂及催化剂漏出的情况;消除模组截面尺寸可通过下述公式进行计算:
式中,SJ表示模组截面面积,SH表示巷道截面面积,CH和C0分别表示巷道内爆破后CO浓度以及消除后CO浓度;kC表示消除系数,其可通过实验得到;
如图5、图6所示,工作人员将准备好的消除模组各部件带到现场,在爆破作业面前50-60m组装消除模组,然后固定悬挂,检查模块加热线路,确保安全,检查消除模组旋转是否正常;
S2:CO消除前,先利用驱动电机控制螺纹传动杆控制装置水平调整到合适位置,调整检查完成后将消除模组小角度旋转,进行加热,完成CO持续消除模组准备工作;消除模组热再生程序与爆破作业程序相匹配,利用爆破实施前钻孔、清灰、布药等准备时间通电进行消除模组自加热,吸附剂颗粒和催化剂颗粒受热实现原位热再生,加热时需关注温度传感器8示数了解消除模组内部温度情况;同时防爆控制箱通过温度传感器数据根据下式来判定是否持续加热;
式中,t0为温度传感器温度均值,tn表示第n个传感器温度值,tm为温度设定最大值,ta为温度设置平均值;
爆破作业面按照布置流程布置炸药、起爆雷管、导爆索,利用黄泥封孔;最后爆破网络连接布置实施,此时将消除模组处理单元竖直放置,撤离人员、设备、工具,停止加热,继而实施爆破作业,含CO风流到达实现CO消除,持续消除时间10-15min;
S3:单次爆破作业实施完成之后,消除模组的处理单元转动恢复原位置,等待下次爆破作业前2-3h再进行消除模组原位自加热,下次爆破作业前重复上述流程实现CO消除。
实验:
利用实验室自行设计的实验装置研究了实验室不同条件下吸附-催化协同作用CO消除模组的一氧化碳消除性能,环境气体相对湿度为70-80%及80-90%两种情形,测试风流中CO浓度100ppm,在此基础上,测试了模组中部迎面风速为1m/s情况下CO持续消除模组一氧化碳消除性能,初步实验效果如图9所示,消除性能通过CO转化效率β以及平均热再生率α来进行评价,可通过下式进行计算:
其中C1表示初始浓度,C2表示消除后浓度;n为计数,β1为初次消除效率,β2为再次消除效率。
如图9所示,当环境相对湿度为70-80%时,消除模组在初始组和再生组消除效果表现优异,均能大幅度消除CO,最终均保持90%以上消除效率,能够很好地消除爆破产生CO有毒有害气体;当环境相对湿度为80-90%时,随着湿度上升,消除效果略微降低,但仍保持优良的消除性能,在测试最终仍能保持85%以上消除效率;同时通过对初始组和再生组的消除效率对比,可以发现两种情况下平均再生率分别达到了99.4%和99.63%,表明了该消除模组能通过热再生实现原位重复使用,能大幅度减少运用成本,同时也能有效消除一氧化碳有毒有害气体。
Claims (10)
1.一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,包括悬挂单元(1)、框架单元(4)、处理单元;框架单元(4)可拆卸的连接在悬挂单元(1)的下部;处理单元设置在框架单元(4)的内部;处理单元包括吸附过滤模块(2)、催化氧化模块(3)、多个原位加热片(7);吸附过滤模块(2)的内侧面和催化氧化模块(3)的内侧面相互贴合设置;原位加热片(7)插接在吸附过滤模块(2)、催化氧化模块(3)内,并且多个所述原位加热片(7)上下相互平行设置形成栅栏式通道;吸附过滤模块(2)内填充有吸附剂颗粒;催化氧化模块(3)内填充有催化剂颗粒;原位加热片(7)通过导线(7-1)连接有防爆控制箱(12)。
2.如权利要求1所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述吸附剂颗粒为硅酸盐、硅铝酸盐或二氧化硅中的一种,颗粒直径为3-5mm,吸附过滤模块(2)厚度为1-4cm。
3.如权利要求1所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述催化剂颗粒活性成分是以铁、铜、锰、钴的过渡金属氧化物通过沉淀合成法制备而成,催化剂颗粒的粒径大于0.5mm,催化氧化模块(3)厚度为1-3cm。
4.如权利要求3所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述吸附过滤模块(2)、催化氧化模块(3)均配置有外壳(3-2);所述外壳(3-2)采用厚度为1-3mm的防锈耐冲击金属材质制成;外壳(3-2)的上、下两端分别固定设置有用于拼装的滑块(3-4);外壳(3-2)的侧面设置有紧固扣(4-6);所述外壳(3-2)的外侧面上密布有边长为3-6cm并贯穿内侧面的粗方孔;外壳(3-2)的内部固定设置有网孔小于0.5mm的不锈钢丝网;所述不锈钢丝网贴合粗方孔设置。
5.如权利要求4所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述框架单元(4)包括侧边框架(4-1)、定位杆(4-3)、连接杆(4-4);侧边框架(4-1)的外部包裹有阻燃隔热材料;定位杆(4-3)横向设置在侧边框架(4-1)的内部;定位杆(4-3)上设置有与滑块(3-4)相适配的滑槽;连接杆(4-4)与定位杆(4-3)垂直固定连接;连接杆(4-4)的上下两端分别与侧边框架(4-1)的上下部固定连接;所述连接杆(4-4)上固定设置有定位块(4-5);所述定位块(4-5)与所述外壳(3-2)抵接接触。
6.如权利要求5所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述悬挂单元(1)包括安装块(1-1)、连接块(1-2)、螺纹传动杆(1-3)、滑轨(1-4)、定位板(1-5)、基座(1-6)、驱动电机(5)、电动伸缩推杆(6);定位板(1-5)、驱动电机(5)、滑轨(1-4)固定在基座(1-6)的底部;安装块(1-1)的上端面与基座(1-6)的下端面滑动接触;连接块(1-2)设置在安装块(1-1)的下方,且连接块(1-2)的一侧与安装块(1-1)铰接连接;所述侧边框架(4-1)设置在连接块(1-2)的底部;螺纹传动杆(1-3)的一端与驱动电机(5)的输出轴传动连接,另一端穿过连接块(1-2)并可转动的连接于定位板(1-5)上,螺纹传动杆(1-3)与连接块(1-2)螺纹连接配合;滑轨(1-4)设置在螺纹传动杆(1-3)的一侧并平行于螺纹传动杆(1-3)的轴线方向延伸;电动伸缩推杆(6)的一端铰接于连接块(1-2)上,另一端铰接于滑轨(1-4)上。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述原位加热片(7)包括加热芯(7-4)、绝缘膜(7-5)、导热板(7-3)、耐高温绝缘导线(7-1);导热板(7-3)内设置有容纳加热芯(7-4)的腔室,加热芯(7-4)置于腔室内;绝缘膜(7-5)包覆在加热芯(7-4)上;导热板(7-3)上设置有绝缘护套(7-2),绝缘护套(7-2)与绝缘膜(7-5)一体设置;耐高温绝缘导线(7-1)的一端与加热芯(7-4)连接,另一端穿过绝缘护套(7-2)并延伸至外部与所述防爆控制箱(12)连接;导热板(7-3)的侧面设置有多个卡槽(7-6),卡槽(7-6)内嵌入设置有散热片(9),散热片(9)垂直导热板(7-3)布置。
8.如权利要求7所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述吸附过滤模块(2)、催化氧化模块(3)的内部分别设置有多个温度传感器(8)。
9.如权利要求8所述的一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组,其特征在于,所述原位加热片(7)的表面温度恒定为120-145℃,厚度为3-5mm。
10.一种基于吸附、催化协同作用的CO消除模组的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:预制催化剂颗粒及吸附剂颗粒,干燥活化,再将吸附剂颗粒及催化剂颗粒分别承装到吸附过滤模块(2)、催化氧化模块(3)内并进行封闭;在爆破作业场所,通过锚索(11)将悬挂单元(1)安装在距离爆破作业面50-60m处位置;消除模组截面尺寸可通过下述公式进行计算:
式中,SJ表示模组截面面积,SH表示巷道截面面积,CH和C0分别表示巷道内爆破后CO浓度以及消除后CO浓度;kC表示消除系数,其可通过实验测得;
S2:CO消除前,先利用驱动电机(5)控制螺纹传动杆(1-3)控制装置水平调整到合适位置,再利用电动伸缩推杆(6)将处理单元小角度旋转,避免持续受风吹作用影响;利用爆破作业实施前2-3h准备时间通电进行原位加热片(7)加热,加热时实时监控温度情况,同时防爆控制箱(12)通过温度传感器数据根据下式来判定是否持续加热;
式中,t0为温度传感器温度均值,tn表示第n个传感器温度值,tm为温度设定最大值,ta为温度设置平均值;
实施爆破前处理单元竖直迎风放置,停止加热,待爆破后含CO风流到达实现CO消除;
S3:单次爆破作业完成之后,处理单元恢复原位置,待下次爆破作业前准备时间再进行原位加热片(7)加热,下次爆破作业重复上述流程实现CO消除。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118341221A (zh) * | 2024-05-07 | 2024-07-16 | 中国矿业大学 | 一种用于爆破co消除的消除薄片、消除系统及消除方法 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5052482A (en) * | 1990-04-18 | 1991-10-01 | S-Cal Research Corp. | Catalytic downhole reactor and steam generator |
EP1413546A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Silmultaneous shift-reactive and adsorptive process to produce pure hydrogen |
CN101474521A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-07-08 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种室内空气净化方法 |
CN105422516A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-03-23 | 中山弗雷德机械有限公司 | 一种悬挂式隧道通风设备及消音装置 |
CN206688512U (zh) * | 2017-02-13 | 2017-12-01 | 北京环境工程技术有限公司 | 一种用于装填颗粒催化剂或吸附剂的烟气净化模块 |
CN107561228A (zh) * | 2017-10-22 | 2018-01-09 | 孙洪荣 | 光催化氧化废气处理机吸附式可升降二氧化碳检测仪 |
CN107596862A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-19 | 山西新华化工有限责任公司 | 微型吸附单元 |
CN207913455U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-28 | 无锡中天固废处置有限公司 | 一种可在线活化的拼接式废气处理装置 |
CN208512276U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-02-19 | 浙江星宗新能源科技有限公司 | 一种隧道空气净化设备 |
CN211753820U (zh) * | 2020-01-15 | 2020-10-27 | 青岛陆海利达交通装备有限公司 | 高效密闭空间挥发性有机物处理模块 |
CN213408242U (zh) * | 2020-08-19 | 2021-06-11 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 烟气一氧化碳催化氧化装置 |
CN213778062U (zh) * | 2020-09-03 | 2021-07-23 | 青岛陆海利达交通装备有限公司 | 一种通风管道用空气净化装置 |
-
2023
- 2023-03-20 CN CN202310274872.6A patent/CN116492840B/zh active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5052482A (en) * | 1990-04-18 | 1991-10-01 | S-Cal Research Corp. | Catalytic downhole reactor and steam generator |
EP1413546A1 (en) * | 2002-10-25 | 2004-04-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Silmultaneous shift-reactive and adsorptive process to produce pure hydrogen |
CN101474521A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-07-08 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种室内空气净化方法 |
CN105422516A (zh) * | 2015-12-19 | 2016-03-23 | 中山弗雷德机械有限公司 | 一种悬挂式隧道通风设备及消音装置 |
CN206688512U (zh) * | 2017-02-13 | 2017-12-01 | 北京环境工程技术有限公司 | 一种用于装填颗粒催化剂或吸附剂的烟气净化模块 |
CN107561228A (zh) * | 2017-10-22 | 2018-01-09 | 孙洪荣 | 光催化氧化废气处理机吸附式可升降二氧化碳检测仪 |
CN107596862A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-19 | 山西新华化工有限责任公司 | 微型吸附单元 |
CN207913455U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-09-28 | 无锡中天固废处置有限公司 | 一种可在线活化的拼接式废气处理装置 |
CN208512276U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-02-19 | 浙江星宗新能源科技有限公司 | 一种隧道空气净化设备 |
CN211753820U (zh) * | 2020-01-15 | 2020-10-27 | 青岛陆海利达交通装备有限公司 | 高效密闭空间挥发性有机物处理模块 |
CN213408242U (zh) * | 2020-08-19 | 2021-06-11 | 江苏中烟工业有限责任公司 | 烟气一氧化碳催化氧化装置 |
CN213778062U (zh) * | 2020-09-03 | 2021-07-23 | 青岛陆海利达交通装备有限公司 | 一种通风管道用空气净化装置 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
FENG XIAOJUN, ET.AL: "Explosion-Induced Stress Wave Propagation in Interacting Fault System: Numerical Modeling and Implications for Chaoyang Coal Mine", SHOCK AND VIBRATION, vol. 2019, 11 November 2019 (2019-11-11), pages 1 - 13 * |
华敏;尹新;潘旭海;: "毒气泄漏事故避难场所避难效果分析", 中国安全生产科学技术, no. 09, 30 September 2012 (2012-09-30), pages 97 - 102 * |
靖军;谭建波;李增民;李立新;: "消失模铸造尾气净化装置的设计", 铸造技术, no. 01, 15 January 2009 (2009-01-15), pages 110 - 113 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN118341221A (zh) * | 2024-05-07 | 2024-07-16 | 中国矿业大学 | 一种用于爆破co消除的消除薄片、消除系统及消除方法 |
CN118341221B (zh) * | 2024-05-07 | 2024-10-08 | 中国矿业大学 | 一种用于爆破co消除的消除薄片、消除系统及消除方法 |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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