CN203899407U - 乏风甲烷吸附器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种乏风甲烷吸附器，包括密闭的吸附器箱体，所述吸附器箱体内设置有多个吸附滤芯，所述吸附器箱体的底部分别设置有乏风进气管路和富集气体出气管路，所述吸附器箱体的顶部分别设置有热风进气管路和排空管路，所述吸附箱体内设置有具有透气孔的上导流隔板和下导流隔板，所述吸附滤芯设置在上导流隔板和下导流隔板之间，所述吸附虑芯包括滤芯骨架和吸附材料，所述滤芯骨架包括呈管状的内骨架和外骨架，所述内和外骨架的管壁上设置有大量的透气孔，所述吸附材料设置在内、外骨架之间。本实用新型利用瓦斯吸附材料在常温下吸附瓦斯、在高温下脱附的特点，通过变温吸附工艺实现乏风瓦斯的浓缩，跟变压吸附相比，显著降低了系统的能耗。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿乏风利用领域，具体涉及一种乏风甲烷吸附器。
背景技术
煤矿在生产过程中，其通风系统排出的空气会携带微量的瓦斯(甲烷)，含量约0.3％左右，通常称之为乏风。由于乏风中甲烷含量低且缺乏有效的利用方式，一般都直接排入大气。通过乏风排放至大气中的甲烷量是巨大的，据有关资料统计，我国煤矿每年的瓦斯排放量约有80％～90％是以矿井通风方式排出的，更有数据表明2008年通过乏风排入大气中的甲烷量已达到161亿m3。另有研究认为，甲烷温室效应约为二氧化碳的21倍，回收和利用乏风瓦斯为实现我国节能减排的目标具有重要意义。
目前针对乏风的处理，主要有热逆流氧化技术及催化燃气轮机技术，虽然已有多家公司正在煤炭企业进行乏风氧化利用系统的工业化试验，但由于乏风浓度太低，难以实现设备的经济运行。通过变温吸附的方式提高乏风浓度，使得乏风处理技术具有更大的推广应用空间。
目前只有少数单位在进行煤矿乏风瓦斯吸附浓缩的研究，专利文献公开的“矿井乏风中的甲烷富集中和利用方法”(200910187318.4)、“含低浓度甲烷气的分离吸附装置”(200920203210.5)均采用了变压吸附的方式对乏风瓦斯进行浓缩，这种方式缺点在于频繁的升压吸附，产生的能耗较高，不利于整体系统的经济运行。专利“一种煤矿乏风中的甲烷回收方法”(CN101381269B)采用物理方法，根据甲烷相对空气密度小的原理，通过煤附剂对甲烷的动态吸附平衡，并通过静置分层实现空气与甲烷的物理分离。该方法理论上具有一定的可行性，但实际操作过程中，因甲烷与空气的密度相差较小，在容器内气流流动的不规则性可能会使这种分层作用难以实现，无法保证分离效果。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种乏风甲烷吸附器，采用常温吸附、高温脱附的原理进行甲烷的分离，分离效果好且显著降低了系统能耗。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种乏风甲烷吸附器，包括密闭的吸附器箱体，所述吸附器箱体内设置有多个吸附滤芯，所述吸附器箱体的底部分别设置有乏风进气管路和富集气体出气管路，所述吸附器箱体的顶部分别设置有热风进气管路和排空管路，所述吸附箱体内设置有具有透气孔的上导流隔板和下导流隔板，所述吸附滤芯设置在上导流隔板和下导流隔板之间，所述吸附虑芯包括滤芯骨架和吸附材料，所述滤芯骨架包括呈管状的内骨架和外骨架，所述内和外骨架的管壁上设置有大量的透气孔，所述吸附材料设置在内、外骨架之间。
进一步，所述内、外骨架之间吸附材料的厚度小于20cm。
进一步，所述滤芯骨架为金属骨架，所述金属骨架内圈为不锈钢筛板，外圈为不锈钢丝网，所述吸附材料通过缠绕或堆砌的方式布置于内外圈之间。
进一步，所述吸附剂材料呈纤维状或整体蜂窝状。
进一步，所述吸附剂材料为活性炭、硅胶、吸附树脂、活性炭纤维或沸石分子筛中的一种或多种组合。
进一步，所述吸附剂箱体所述吸附器箱体内侧敷有保温岩棉。
进一步，所述乏风甲烷吸附器还包括控制单元，所述乏风进气管路、富集气体出气管路、热风进气管路和排空管路上均设置有气动换向阀、压力传感器和温度传感器，所述乏风进气管路和富集气体出气管路上还设置有浓度传感器和流量传感器，所述吸附滤芯内还设置有温度传感器。
本实用新型的有益效果是：
首先，本实用新型利用瓦斯吸附材料在常温下吸附瓦斯、在高温下脱附的特点，通过变温吸附工艺实现乏风瓦斯的浓缩，并且瓦斯脱附可利用后续蓄热氧化装置的废热烟气来实现，跟变压吸附相比，显著降低了系统的能耗，应用经济性较好。
其次，本实用新型设置有上、下导流隔板以及吸附滤芯的特殊结构(中空导流的内骨架，吸附材料设置在内外骨架之间，内和外骨架的管壁上设置有大量的透气孔)，因此使得气流分布更加均匀，吸附效果更好，同时也减小气流阻力，降低了系统能耗。
再次，根据多次实验研究发现，吸附材料厚度小于20cm时,其散热较快，吸附材料无须进行额外的冷却即可重新恢复吸附能力，减少了冷却流程提高了系统的效率。
最后，通过精确的控制单元控制滤芯加热温度不高于150℃，保证吸附材料的寿命。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
如图所示，一种乏风甲烷吸附器，包括密闭的吸附器箱体6，所述吸附器箱体内设置有多个吸附滤芯7，所述吸附器箱体的底部分别设置有乏风进气管路10和富集气体出气管路8，所述吸附器箱体的顶部分别设置有热风进气管路11和排空管路1，所述吸附箱体内设置有具有透气孔的上导流隔板和下导流隔板，所述吸附滤芯7设置在上导流隔板4和下导流隔板5之间，所述吸附虑芯包括滤芯骨架和吸附材料，所述滤芯骨架包括呈管状的内骨架和外骨架，所述内和外骨架的管壁上设置有大量的透气孔，所述吸附材料设置在内、外骨架之间。
本实施例中，当进行吸附流程时，乏风通过乏风进气管路10进入沿吸附滤芯7径向流入，沿中空轴心向上流出，经排空管路1排出；当进行脱附流程时，热风从热风脱附管路11进入吸附器，经过吸附滤芯7加热吸附材料，从而将富集的甲烷脱附出来，从富集气体管路8排出。本实用新型利用上导流隔板将吸附箱体上部的空间分隔成一次混气室4及二次混气室5，脱附时，热风从一次混气室中均匀的流向二次混气室，使得热风气流得以均匀分配，并使所装填滤芯均能够充分脱附；同理下导流隔板将吸附箱体下部的空间分隔成位于隔板下部的一次混气室和位于隔板上部二次混气室，热风气流携带从吸附滤芯中脱附出的吸附质，从一次混气室中均匀的流向二次混气室，从而使得脱附后气流中吸附质的浓度更趋均匀；同时，上述中空的滤芯结构以及结合高效低阻的吸附材料使得滤芯的流动阻力减小，降低了系统风机的运行电耗。本实用新型系统吸附能力强，吸附脱附速度快，吸附和脱附效率高。
作为本实施例的进一步改进，所述内、外骨架之间吸附材料的厚度小于20cm，现有技术的吸附材料的厚度一般较厚，按吸附容量的差异，滤芯厚度多设置为30～60cm不等，热风脱附之后为了使滤芯快速的恢复吸附能力需要导入冷风对滤芯进行冷却使滤芯迅速恢复吸附能力，本实用新型的滤芯结构由于导热快，当吸附材料厚度小于20cm时，吸附滤芯能快速降温到常温从而快速恢复吸附能力，因此脱附后无须导入冷风冷却。
作为本实施例的进一步改进，所述滤芯骨架为金属骨架，所述金属骨架内圈为不锈钢筛板，外圈为不锈钢丝网，所述吸附材料通过缠绕或堆砌的方式布置于内外圈之间；本实施里的滤芯结构气流均匀顺畅，吸附能力强，吸附与脱附效率高，安装维修方便。
作为本实施例的进一步改进，所述吸附剂材料呈纤维状或整体蜂窝状；本实施例的结构，吸附面积大，吸附能力强。
作为本实施例的进一步改进，所述吸附剂材料为活性炭、硅胶、吸附树脂、活性炭纤维或沸石分子筛中的一种或多种组合。
作为本实施例的进一步改进，所述吸附剂箱体所述吸附器箱体内侧敷有保温岩棉，降低吸附箱内外的热交换，从而降低能耗。
作为本实施例的进一步改进，所述乏风甲烷吸附器还包括控制单元，所述乏风进气管路、富集气体出气管路、热风进气管路和排空管路上均设置有气动换向阀12、压力传感器13和温度传感器3，所述乏风进气管路和富集气体出气管路上还设置有浓度传感器2和流量传感器9，所述吸附滤芯内还设置有温度传感器。本实施例通过精确的控制单元控制加热温度不高于150℃，保证吸附材料的寿命。
本实施例的乏风甲烷吸附器，处理乏风为1000m3/h，乏风初始浓度为0.3％，经过热风脱附后，其流量变为200m3/h，浓度为1％，可供给贫燃催化燃气轮机或蓄热氧化装置使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种乏风甲烷吸附器，包括密闭的吸附器箱体，所述吸附器箱体内设置有多个吸附滤芯，所述吸附器箱体的底部分别设置有乏风进气管路和富集气体出气管路，所述吸附器箱体的顶部分别设置有热风进气管路和排空管路，其特征在于：所述吸附箱体内设置有具有透气孔的上导流隔板和下导流隔板，所述吸附滤芯设置在上导流隔板和下导流隔板之间，所述吸附虑芯包括滤芯骨架和吸附材料，所述滤芯骨架包括呈管状的内骨架和外骨架，所述内和外骨架的管壁上设置有大量的透气孔，所述吸附材料设置在内、外骨架之间。
2.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述内、外骨架之间吸附材料的厚度小于20cm。
3.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述滤芯骨架为金属骨架，所述金属骨架内圈为不锈钢筛板，外圈为不锈钢丝网，所述吸附材料通过缠绕或堆砌的方式布置于内外圈之间。
4.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附剂材料呈纤维状或整体蜂窝状。
5.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附剂材料为活性炭、硅胶、吸附树脂、活性炭纤维或沸石分子筛中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附剂箱体所述吸附器箱体内侧敷有保温岩棉。
7.根据权利要求1所述的乏风甲烷吸附器，其特征在于：所述乏风甲烷吸附器还包括控制单元，所述乏风进气管路、富集气体出气管路、热风进气管路和排空管路上均设置有气动换向阀、压力传感器和温度传感器，所述乏风进气管路和富集气体出气管路上还设置有浓度传感器和流量传感器，所述吸附滤芯内还设置有温度传感器。
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