CN219809918U - 一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于煤矿乏风瓦斯气体处理技术领域，公开一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉。包括炉身以及与其一体连接的炉顶和炉底，炉身的炉腔内固定安装有长方体形反应室；反应室内抽拉式设有若干层堇青石板，堇青石板安装有导热棒布，导热棒上负载有催化剂，反应室相对两侧隔热板上设有喷嘴；炉身的顶部相对两侧壁位置各设一固定支撑板，固定支撑板上设有热交换器，炉顶中部设有PTC加热器，PTC加热器与热交换器连通，热交换器连接有导热器，导热器连接有堆叠式热管；炉身的上端安装有排气主管，炉底安装有进气主管。本实用新型实现了煤矿乏风瓦斯气体的有效处理；抽拉式设计方便将堇青石板取出，及时更换其上的催化剂，保证催化效率。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿乏风瓦斯气体处理技术领域，具体涉及一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉。
背景技术
“煤矿乏风”是指甲烷浓度低于0.75%的煤矿瓦斯气体。由于甲烷的浓度过低，所以既无法被直接点燃，也无法富集并回收利用。市场急需一种低成本、高效率的乏风处理装置。
甲烷是当前第二大温室气体，贡献了当前人类感知的全球变暖的25%，且甲烷的温室效应是二氧化碳的25倍。乏风瓦斯气体的随意排放造成了巨大的能源浪费与环境污染，受到了越来越多的关注。
与甲烷的排放量相比, 甲烷的转化利用技术尚不成熟, 这与甲烷的独特性质有关。从化学角度讲，甲烷的C–H键较强，难以激活，通常需要较高的温度才能使甲烷活化，而甲烷高温燃烧会导致不良的表面反应以及有毒有害气体SOx的排放，因此在相对较低的温度下实现甲烷的完全燃烧是降低甲烷排放及有毒有害气体排放的关键。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的煤矿乏风无法直接点燃以及燃烧温度较高的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，包括炉身以及与其一体连接的炉顶和炉底，所述炉身为长方体形，炉身的正面设有炉门；炉身的炉腔内固定安装有长方体形反应室，所述反应室由隔热板围合而成，并且反应室设有与炉门对应的室门；反应室内抽拉式设有若干层堇青石板，堇青石板为网格状结构，每一个网格作为气流孔，堇青石板上的部分气流孔内嵌设安装有导热棒使之均匀分布，导热棒上均匀负载有催化剂，相邻堇青石板之间的反应室相对两侧隔热板上设有喷嘴，喷嘴连接有瓦斯气体输气管，瓦斯气体输气管上设有输气阀；反应室的外侧壁上设有温度传感器和压力传感器；炉身的顶部相对两侧壁位置各设一固定支撑板，固定支撑板上设有热交换器，炉顶中部设有PTC加热器，PTC加热器与热交换器的入口端连通，热交换器的出口端连接有导热器，导热器通过传输管向下连接有堆叠式热管，堆叠式热管的下端位于反应室顶部隔热板的下方并且堆叠式热管与反应室顶部隔热板的连接处设有密封结构；炉身的上端安装有排气主管，排气主管上设有排气阀，反应室顶部连接若干个排气支管，排气支管并连至排气主管；炉底安装有进气主管，进气主管上设有进气阀，进气主管伸入反应炉炉腔内并且分支连接若干个进气支管，进气支管贯穿进入反应室内并且位于反应室内的最下层隔热板上，进气支管上均匀开设有开口朝上的气孔。
较好地，反应室内相对两侧隔热板的内壁上设有滑槽，堇青石板的相对两侧设有与滑槽相适配的导轨，堇青石板通过滑槽与导轨的配合抽拉式设在反应室内。本实用新型中，反应室与堇青石板之间的抽拉式结构可以参照日常生活中常见的抽拉式抽屉。
较好地，导热棒周面上围绕其轴向式设有若干条螺旋凹槽，钴锰合金催化剂填充在凹槽内。
较好地，所述堆叠式热管包括若干层热管组件，每一层热管组件又包括若干根平行排列的热管，这些热管的两端分别并联连通有第一连接管，所述热管组件之间通过若干第二连接管连通第一连接管；导热器通过传输管连通至最上层热管组件中的中间位置的热管。
较好地，所述炉顶和炉底均为球缺状。
较好地，除了炉门与室门之间的区域，炉身的内壁和反应室外壁之间填充有保温棉。
较好地，反应室底部设有四个支腿，四个支腿的另一端固定在炉底的内壁上。
较好地，炉身、炉顶和炉底均为耐火陶瓷材料。
有益效果：本实用新型通过合理科学的设计，可以实现煤矿乏风瓦斯气体在400℃燃烧，实现了煤矿乏风瓦斯气体的有效处理；抽拉式设计方便将堇青石板取出，及时更换其上的催化剂，保证催化效率；螺旋式凹槽设计，提高了催化剂与煤矿乏风瓦斯气体的接触面积，提高催化效率。
附图说明
图1：本实用新型的主视剖视结构示意图（省略导热棒）；
图2：堇青石板的俯视结构示意图；
其中，附图标记为：1-炉身，2-炉顶，3-炉底，4-反应室，5-支腿，6-堇青石板，7-气流孔，8-导热棒，9-喷嘴，10-瓦斯气体输气管，11-温度传感器，12-压力传感器，13-固定支撑板，14-热交换器，15-PTC加热器，16-导热器，17-传输管，18-热管，19-排气主管，20-排气支管，21-进气主管，22-进气支管。
具体实施方式
为使本实用新型更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1-2所示，一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，包括炉身1以及与其一体连接的炉顶2和炉底3，所述炉身1为长方体形，所述炉顶2和炉底3均为球缺状，炉身1、炉顶2和炉底3均为耐火陶瓷材料，炉身1的正面设有炉门；炉身1的炉腔内固定安装有长方体形反应室4，所述反应室4由隔热板围合而成，并且反应室4设有与炉门对应的室门；反应室4底部设有四个支腿5，四个支腿5的另一端固定在炉底3的内壁上；除了炉门与室门之间的区域，炉身1的内壁和反应室4外壁之间填充有岩棉；反应室4内抽拉式设有若干层堇青石板6：反应室4内相对两侧隔热板的内壁上设有滑槽，堇青石板6的相对两侧设有与滑槽相适配的导轨，堇青石板6通过滑槽与导轨的配合抽拉式设在反应室4内；堇青石板6为网格状结构，每一个网格作为气流孔7，堇青石板6上的部分气流孔7内嵌设安装有导热棒8使之均匀分布，导热棒8周面上围绕其轴向式设有若干条螺旋凹槽，凹槽内填充有催化剂，相邻堇青石板6之间的反应室4相对两侧隔热板上设有喷嘴9，喷嘴9连接有瓦斯气体输气管10，瓦斯气体输气管10上设有输气阀；反应室4的外侧壁上设有温度传感器11和压力传感器12；炉身1的顶部相对两侧壁位置各设一固定支撑板13，固定支撑板13上设有热交换器14，炉顶2中部设有PTC加热器15，PTC加热器15与热交换器14的入口端连通，热交换器14的出口端连接有导热器16，导热器16通过传输管17向下连接有堆叠式热管，所述堆叠式热管包括若干层热管组件，每一层热管组件又包括若干根平行排列的热管18，这些热管18的两端分别并联连通有第一连接管，所述热管组件之间通过若干第二连接管连通第一连接管；导热器16通过传输管17连通至最上层热管组件中的中间位置的热管18；堆叠式热管的最下层热管组件位于反应室4顶部隔热板的下方并且堆叠式热管与反应室4顶部隔热板的连接处设有密封结构；炉身1的上端安装有排气主管19，排气主管19上设有排气阀，反应室4顶部连接若干个排气支管20，排气支管20并连至排气主管19；炉底3安装有进气主管21，进气主管21上设有进气阀，进气主管21伸入反应炉炉腔内并且分支连接若干个进气支管22，进气支管22贯穿进入反应室4内并且位于反应室4内的最下层隔热板上，进气支管22上均匀开设有开口朝上的气孔。
使用过程：
（1）、打开进气阀和排气阀、关闭输气阀，通过进气主管21向反应室4内通入氮气，排除其内的空气，当排气主管19排出的是氮气而不是空气时，关闭进气阀和排气阀；
（2）、设备预热：启动PTC加热器15、热交换器14、导热器16，当电流通过PTC加热器15时，正温度系数陶瓷材料会产生焦耳热，从而产生热量，随着PTC加热器15的温度上升，其电阻值会增加，使得加热器的功率逐渐降低，进而达到恒温的目的；PTC加热器15与热交换器14连接，PTC加热器15产生的热量传递给热交换器14；在热交换器14内部，工质吸收从PTC加热器15传来的热量后，会变得更加热，然后，这个加热后的工质会被输送到导热器16中，进一步传递热量给堆叠式热管，堆叠式热管将热量传递给反应室4，导热棒8能够有效地将热量传递给催化剂；隔热板、岩棉能够有效地隔热；
（3）、稳定催化：当温度传感器11监测显示温度达到400℃时，根据实际需要决定打开输气阀的数量，煤矿乏风瓦斯气体从喷嘴9进入反应室4内，穿过气流孔7与导热棒8上的催化剂开始反应；
（4）、尾气处理：压力传感器12监测显示压力超标时，打开排气阀，将反应室4内的尾气直接排出。
Claims (8)
1.一种煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：包括炉身以及与其一体连接的炉顶和炉底，所述炉身为长方体形，炉身的正面设有炉门；炉身的炉腔内固定安装有长方体形反应室，所述反应室由隔热板围合而成，并且反应室设有与炉门对应的室门；反应室内抽拉式设有若干层堇青石板，堇青石板为网格状结构，每一个网格作为气流孔，堇青石板上的部分气流孔内嵌设安装有导热棒使之均匀分布，导热棒上均匀负载有催化剂，相邻堇青石板之间的反应室相对两侧隔热板上设有喷嘴，喷嘴连接有瓦斯气体输气管，瓦斯气体输气管上设有输气阀；反应室的外侧壁上设有温度传感器和压力传感器；炉身的顶部相对两侧壁位置各设一固定支撑板，固定支撑板上设有热交换器，炉顶中部设有PTC加热器，PTC加热器与热交换器的入口端连通，热交换器的出口端连接有导热器，导热器通过传输管向下连接有堆叠式热管，堆叠式热管的下端位于反应室顶部隔热板的下方并且堆叠式热管与反应室顶部隔热板的连接处设有密封结构；炉身的上端安装有排气主管，排气主管上设有排气阀，反应室顶部连接若干个排气支管，排气支管并连至排气主管；炉底安装有进气主管，进气主管上设有进气阀，进气主管伸入反应炉炉腔内并且分支连接若干个进气支管，进气支管贯穿进入反应室内并且位于反应室内的最下层隔热板上，进气支管上均匀开设有开口朝上的气孔。
2.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：反应室内相对两侧隔热板的内壁上设有滑槽，堇青石板的相对两侧设有与滑槽相适配的导轨，堇青石板通过滑槽与导轨的配合抽拉式设在反应室内。
3.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：导热棒周面上围绕其轴向式设有若干条螺旋凹槽，钴锰合金催化剂填充在凹槽内。
4.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：所述堆叠式热管包括若干层热管组件，每一层热管组件又包括若干根平行排列的热管，这些热管的两端分别并联连通有第一连接管，所述热管组件之间通过若干第二连接管连通第一连接管；导热器通过传输管连通至最上层热管组件中的中间位置的热管。
5.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：所述炉顶和炉底均为球缺状。
6.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：除了炉门与室门之间的区域，炉身的内壁和反应室外壁之间填充有保温棉。
7.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：反应室底部设有四个支腿，四个支腿的另一端固定在炉底的内壁上。
8.如权利要求1所述的煤矿乏风瓦斯气体催化氧化反应炉，其特征在于：炉身、炉顶和炉底均为耐火陶瓷材料。
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