CN201384925Y - 立式乏风热逆流氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于低浓度有机气体热逆流氧化装置技术领域。具体涉及一种用于煤矿通风瓦斯、化工废气治理和综合利用的立式乏风热逆流氧化装置。包括蓄热氧化床、启动加热系统，其特征在于所述蓄热氧化床为立式蓄热固体氧化床，所述立式蓄热固体氧化床由陶瓷蓄热体、热风分配管、支撑网、换热器、进排气分配箱组成，所述燃烧式启动加热系统包括燃烧器、鼓风机、温度调节阀、火焰阻断阀、主配风管。本实用新型解决了现有技术卧式结构的氧化装置存在的甲烷氧化率低、装置寿命短、不便于维护的缺陷，具有甲烷氧化率高，蒸汽品质高，温度稳定，预热成本低，装置可靠性高的优点。

Description

立式乏风热逆流氧化装置

技术领域

本实用新型属于低浓度有机气体热逆流氧化装置技术领域。具体涉及一种用于煤矿通风瓦斯、化工废气治理和综合利用的立式乏风热逆流氧化装置。

背景技术

乏风包括甲烷浓度低于1％的矿井通风瓦斯及化工、造纸、废水处理等行业含低浓度可燃气体的工业尾气。乏风气体的直接向大气中的排放，一方面，加剧了大气污染，造成了温室效应；另一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，仅每年从煤矿乏风流中释放的瓦斯其低位发热量相当于3370万吨标准煤的低位发热量。因此，开展乏风利用技术研究，对于有效利用现有资源和减少温室气体排放，改善大气环境质量，具有非常重要的意义；同时能够提升我国应对环境变化及履约能力，提高环保装备技术水平，促进我国环保产业发展。

国内外乏风氧化技术从氧化机理上可分为热逆流式反应装置和催化逆流反应装置，两种反应装置的基本工作原理和构造大致相同，主要区别是催化逆流反应装置使用了氧化催化剂，降低了瓦斯氧化反应所需的温度，但是金属催化剂使用寿命短、价格昂贵，大幅度增加了设备制造成本和维护费用。

在已有技术中，用于氧化乏风气体的装置主要采用卧式结构的蓄热氧化床和电加热器，卧式结构的蓄热氧化床因存在自然对流换热而引起装置内部氧化床横截面温度分布不均匀，装置上部温度高于下部，导致甲烷氧化率和装置寿命明显下降。电加热器的电热丝置于蓄热氧化床内部的高温区中，容易氧化而断裂，并且维修和更换需将装置内大部分蓄热陶瓷拆出，极不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有技术卧式结构的氧化装置存在的甲烷氧化率低、装置寿命短、不便于维护的缺陷，提供一种甲烷氧化率高、装置寿命长、便于维护的立式乏风气体热逆流氧化装置。

本实用新型是用以下技术方案实现的：

即一种立式乏风热逆流氧化装置，包括蓄热氧化床、启动加热系统，其特征在于所述蓄热氧化床为立式蓄热固体氧化床，所述立式蓄热固体氧化床由陶瓷蓄热体、热风分配管、支撑网、换热器、进排气分配箱组成，所述热风分配管布置在立式蓄热固体氧化床的中心横截面内，呈鱼排状均匀分布；在热风分配管的上下两侧对称布置了换热器。在热风分配管支管空隙和换热器盘管的间隙里设有陶瓷蓄热体；所述整个蓄热氧化床由其下部的支撑网支撑。蓄热氧化床的上下两面为进排气分配箱，装置内壁四面设有耐火保温衬里；所述启动加热系统为燃烧式启动加热系统，所述燃烧式启动加热系统包括燃烧器、鼓风机、温度调节阀、火焰阻断阀、主配风管，所述鼓风机与燃烧器相连，燃烧器与主配风管之间设有温度调节阀和火焰阻断阀，主配风管与立式蓄热固体氧化床的热风分配管连接。

所述换热器由一级换热器和二级换热器组成，所述一级换热器和二级换热器各两层，一级换热器在二级换热器的内侧。

所述耐火保温衬里由保温耐火陶瓷纤维模块填充组成，进行保温和隔热。

陶瓷蓄热体由蜂窝陶瓷堆积而成。

热分分配管为多分支结构，分为热风分配主管和热风分配支管，所述热风分配主管的进气口与启动加热系统的主配风管连接，热风分配支管的管体设有多个小孔。

燃烧式启动加热系统的鼓风机将燃烧器燃天然气或液化气产生的热量通过主配风管送至热风分配主管，再通过热风分配支管上的小孔将热量均匀分布到蓄热氧化床中间横截面内，使氧化床中间温度缓慢升至乏风气体氧化反应所需的温度。

本实用新型的优点是：

(1)采用立式蓄热固体氧化床结构，避免因自然对流换热而引起蓄热氧化床截面温度分布不均匀问题，提高了甲烷氧化率和设备的可靠性。

(2)将换热器分散布置在蓄热氧化床中心两侧，外侧两排的一级换热器在蓄热氧化床低温区用于产生蒸汽，中间两排的二级换热器将蒸汽继续加热成过热蒸汽，一方面可以提高蒸汽的品质，另一方面避免蓄热氧化床温度分布梯度过大，提高了装置温度场的稳定性。

(3)采用燃烧器外部加热，对加热系统的要求低，降低了启动预热成本，提高了装置可靠性。可通过调节燃烧器燃气量和鼓风机的风量，来调节火焰大小，从而控制主配风管的温度和升温速度，避免了因加热系统产生的高温对氧化床造成的破坏。

附图说明

图1是本实用新型立式蓄热固体氧化床的整体结构剖视图；

图2是燃烧式启动加热系统与热风分配管连接状态示意图；

图3是两级换热器的工作原理示意图；

图4为与立式蓄热固体氧化床配套的进排气循环系统控制原理图。

如图中所示：1是进排气分配箱；2是支撑网；3是陶瓷蓄热体；4是一级换热器；5是二级换热器；6是热风分配管；7是耐火和保温衬里；8是一级换热器；9是二级换热器；10是进排气分配箱；11是燃烧器；12是温度调节阀；13是火焰阻断阀；14是热风进风管；15是主配风管；16是热风分配主管；17是热风分配支管；18是鼓风机；19是一级蒸汽出口管；20是二级蒸汽出口管；21是进水管；22是一级蒸汽入口管；23是小孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述：

由图1所示，立式蓄热固体氧化床由陶瓷蓄热体3、热风分配管6、支撑网2、一级换热器4和8、二级换热器5和9，进排气分配箱1和10组成。乏风气体可以通过进排气分配箱1和10进入蓄热氧化床，在蓄热氧化床内上下流动，陶瓷蓄热体3是蜂窝陶瓷堆积而成。

图2所示，燃烧式启动加热系统包括燃烧器11、鼓风机18、温度调节阀12、火焰阻断阀13、主配风管15，所述鼓风机18与燃烧器相11连，燃烧器11与主配风管15之间设有温度调节阀12和火焰阻断阀13，主配风管15与立式蓄热固体氧化床的热风分配管6连接。鼓风机18将燃烧器11产生的热量吹进热风分配管6，通过鱼排状的热风分配支管17上的多个小孔23将热量均匀分布到蓄热氧化床中间横截面内，使氧化床中间温度缓慢升至乏风气体氧化反应所需的温度。

图3所示，外侧换热器为一级换热器8，内侧换热器为二级换热器9。

图4中V1、V2、V3、V4为电磁阀，图中实线箭头为V1、V3打开时的气体流向箭头，虚线箭头为V2、V4打开时的气体流向箭头。

本实用新型的工作过程是：

首先启动燃烧式启动加热系统，通过鼓风机18将燃烧器11产生的热量吹进热风分配管6，通过热风分配支管17上的多个小孔23将热量均匀分布到蓄热氧化床中间横截面层，使蓄热氧化床中心部位的陶瓷蓄热体的温度缓慢升到800℃左右，在启动燃烧式启动加热系统时，使进排气循环系统按一定的时间间隔换向，以保证高温区集中在蓄热氧化床的中心部位。

完成启动加热后，使乏风气体通过上方的进排气分配箱1进入蓄热氧化床，气体被陶瓷蓄热体3加热，温度不断提高，直至乏风中的甲烷氧化成二氧化碳和水。然后氧化的热气体继续向前移动，把热量传递给陶瓷蓄热体3而逐渐降温，最后通过下方的进排气分配箱10排出氧化装置。随着气体的不断进入，蓄热氧化床入口侧温度逐渐降低，出口侧温度逐渐升高，直至两组电磁阀换向，气体流动方向逆转，如此反复循环。

在蓄热氧化床升温的同时，要开启换热系统，如图3，水通过进水管21进入一级换热器8，被加热成蒸汽，经过一级蒸汽出口管19进入蒸汽包，蒸汽包中的蒸汽从一级蒸汽入口管22进入二级换热器9继续被加热，生成过热蒸汽，一方面可以提高蒸汽的品质，另一方面避免蓄热氧化床温度分布梯度过大，提高了装置温度场的稳定性。过热蒸汽通过二级蒸汽出口管20排出。

综上所述，本实用新型具有设备可靠性高、运行稳定、成本低、容易维修等优点，解决了氧化床气流分布和温度分布不均匀的问题，同时能够提高蒸汽的品质。

Claims (5)

1、一种立式乏风热逆流氧化装置，包括蓄热氧化床、启动加热系统，其特征在于所述蓄热氧化床为立式蓄热固体氧化床，所述立式蓄热固体氧化床由陶瓷蓄热体、热风分配管、支撑网、换热器、进排气分配箱组成，所述热风分配管布置在立式蓄热固体氧化床的中心横截面内，呈鱼排状均匀分布；在热风分配管的上下两侧对称布置了换热器；在热风分配管支管空隙和换热器盘管的间隙里设有陶瓷蓄热体；所述整个蓄热氧化床由其下部的支撑网支撑。蓄热氧化床的上下两面为进排气分配箱，装置内壁四面设有耐火保温衬里；所述启动加热系统为燃烧式启动加热系统，所述燃烧式启动加热系统包括燃烧器、鼓风机、温度调节阀、火焰阻断阀、主配风管，所述鼓风机与燃烧器相连，燃烧器与主配风管之间设有温度调节阀和火焰阻断阀，主配风管与立式蓄热固体氧化床的热风分配管连接。

2、根据权利要求1所述的立式乏风热逆流氧化装置，其特征在于所述换热器由一级换热器和二级换热器组成，所述一级换热器和二级换热器各两层，一级换热器在二级换热器的内侧。

3、根据权利要求1所述的立式乏风热逆流氧化装置，其特征在于所述耐火保温衬里由保温耐火陶瓷纤维模块填充组成。

4、根据权利要求1所述的立式乏风热逆流氧化装置，其特征在于陶瓷蓄热体由蜂窝陶瓷堆积而成。

5、根据权利要求1所述的立式乏风热逆流氧化装置，其特征在于热分分配管为多分支结构，分为热风分配主管和热风分配支管，所述热风分配主管的进气口与启动加热系统的主配风管连接，热风分配支管的管体设有多个小孔。

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