專利名稱：一種可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦瓦斯治理、減排技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可回收熱能的煤礦通風(fēng)瓦斯蓄熱式氧化系統(tǒng)，在不影響通風(fēng)瓦斯氧化裝置運行的前提下回收熱能，可產(chǎn)生過熱蒸汽、飽和蒸汽或熱水。
背景技術(shù)：
以前的通風(fēng)瓦斯蓄熱式氧化系統(tǒng)不配備熱能回收設(shè)備，甲烷氧化以后產(chǎn)生的熱量隨煙氣排入大氣，造成大量能源的浪費。當(dāng)前部分通風(fēng)瓦斯蓄熱式氧化系統(tǒng)開始配備熱能回收設(shè)備，其具體做法是將用于回收熱量的換熱器受熱面布置在陶瓷蓄熱材料內(nèi)部。這種換熱器預(yù)埋在陶瓷蓄熱材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)雖然可以回收部分甲烷氧化以后產(chǎn)生的熱量，但是存在諸多缺點一、受熱面布置位置受到通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度影響，氧化裝置對甲烷濃度的適應(yīng)性差；二、受熱面在通風(fēng)瓦斯進(jìn)入陶瓷蓄熱床時換熱效率低下；三、受熱面在通風(fēng)瓦斯進(jìn)入陶瓷蓄熱床時吸收熱量，導(dǎo)致氧化裝置自維持濃度提高，氧化裝置經(jīng)濟(jì)性差；四、氧化裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受熱面維修、維護(hù)困難。當(dāng)前的通風(fēng)瓦斯氧化及熱能回收裝置亟待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以高效回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，不僅能保持通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)熱量回收率超過95%、甲烷分解效率高于95%和氧化裝置連續(xù)、穩(wěn)定運行，還解決了現(xiàn)有通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)存在的受熱面布置對甲烷濃度的適應(yīng)性差、氧化裝置自維持濃度高經(jīng)濟(jì)性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜受熱面維修困難等問題。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是
一種可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括使用管道連接的進(jìn)風(fēng)管道(1 )、氣流引導(dǎo)裝置(2、13)、通風(fēng)瓦斯氧化裝置、排煙管道(5)和煙 (12)，所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置包括氧化室(9)、陶瓷蓄熱材料(10)和整流室(11)，其特征在于所述氧化室(9)的外壁由外向內(nèi)依次設(shè)置有外部絕熱保溫層(6 )、模式壁換熱面(7 )和內(nèi)部隔熱層(8 )，氧化室(9 )既是通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)生裝置，也是余熱回收裝置，通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)生裝置和余熱回收裝置是一體的，所述模式壁換熱面(7)用于吸收熱量，所吸收熱量占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的0% 80%，同時降低所述氧化室(9)的壁面溫度，所述外部絕熱保溫層(6)用于進(jìn)一步減少所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置對周圍環(huán)境散熱，所述內(nèi)部隔熱層(8)用于控制模式壁換熱面 (7)的吸熱量。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于一、在氧化裝置氧化室(9 )外壁內(nèi)設(shè)置模式壁換熱面(7 )和外部絕熱保溫層(6)，氧化裝置氧化室(9)同時也是余熱回收裝置，模式壁換熱面(7)用于吸收熱量，同時降低壁面溫度，外部絕熱保溫層(6)進(jìn)一步減少氧化裝置對周圍環(huán)境散熱。 二、在氧化裝置氧化室(9)外壁內(nèi)、模式壁換熱面(7)內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)部隔熱層(8)，用于控制模式壁換熱面(7)的吸熱量。優(yōu)選的，所述內(nèi)部隔熱層(8)由耐火材料構(gòu)成。
3
優(yōu)選的，所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置進(jìn)一步包括三通換向閥A (3 )和三通換向閥B (4 )， 兩個三通換向閥分別設(shè)置于所述整流室(11)的進(jìn)/排氣口，當(dāng)通風(fēng)瓦斯氣流從三通換向閥 A (3)進(jìn)入整流室(11)時，煙氣從三通換向閥B (4)排出，當(dāng)通風(fēng)瓦斯氣流從三通換向閥B (4 )進(jìn)入整流室(11)時，煙氣從三通換向閥A (3 )排出。優(yōu)選的，所述模式壁換熱面(7)為模塊化結(jié)構(gòu)，由同一平面上多根平行金屬管和連接金屬管的鋼板構(gòu)成，金屬管和鋼板都可作為有效換熱面積；適用于壁面換熱結(jié)構(gòu)，具有換熱面積大、氣密性好、施工方便等優(yōu)點。優(yōu)選的，所述氣流引導(dǎo)裝置為鼓風(fēng)機(jī)(2)，設(shè)置于所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置的上游。優(yōu)選的，所述氣流引導(dǎo)裝置為引風(fēng)機(jī)(12)，設(shè)置于所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置的下游， 其進(jìn)風(fēng)口同所述排煙管道(5)的下游出口相連接，其出風(fēng)口同所述煙囪(12)相連通。本發(fā)明的優(yōu)點在于一、氧化裝置構(gòu)造不受通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度影響，氧化裝置對甲烷濃度的適應(yīng)性強(qiáng)；二、受熱面只吸收高溫?zé)煔獾牟糠譄崃?，氧化裝置自維持濃度低，氧化裝置經(jīng)濟(jì)性好；三、氧化裝置和余熱回收裝置一體化設(shè)計，減少壁面散熱，裝置熱效率高。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明第一個實施例的系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明第二個實施例的系統(tǒng)原理圖。其中，1.進(jìn)風(fēng)管道、2.鼓風(fēng)機(jī)、3.三通換向閥A、4.三通換向閥B、5.排煙管道、 6.外部絕熱保溫層、7.模式壁換熱面、8.內(nèi)部隔熱層、9.氧化室、10陶瓷蓄熱材料、11.整流室、12.煙囪、13.引風(fēng)機(jī)。
具體實施例方式實施例一
圖1為本發(fā)明的第一種實施方式，通風(fēng)瓦斯通過進(jìn)風(fēng)管道1、鼓風(fēng)機(jī)2、三通換向閥A3、 整流室11進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10預(yù)熱，再進(jìn)入氧化室9氧化分解(氣流流動方向如圖中實線箭頭所示)。甲烷分解氧化以后釋放的熱量有一部分通過內(nèi)部隔熱層8以后，被模式壁換熱面7吸收；此部分熱量與通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度有關(guān)，占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的 0% 80% ；在氧化室9外壁內(nèi)、模式壁換熱面7內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)部隔熱層8，由耐火材料構(gòu)成，用于控制模式壁換熱面7的吸熱量；模式壁換熱面7外側(cè)設(shè)置外部絕熱保溫層6，減少模式壁換熱面7向外部散熱。煙氣帶著剩余部分熱量進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10冷卻，再通過整流室 11、三通換向閥B4、排煙管道5、煙囪12排入大氣；此部分熱量與通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度有關(guān)， 占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的100% 20%。經(jīng)過一個工作周期后，進(jìn)排氣流方向切換 (氣流流動方向如圖中虛線箭頭所示)；通風(fēng)瓦斯通過進(jìn)風(fēng)管道1、鼓風(fēng)機(jī)2、三通換向閥B4、 整流室11進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10預(yù)熱，再進(jìn)入氧化裝置氧化室9氧化分解；甲烷分解氧化以后釋放熱量的0% 80%通過內(nèi)部隔熱層8以后，被模式壁換熱面7吸收；煙氣帶著剩余部分熱量進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10冷卻，再通過整流室11、三通換向閥A3、排煙管道5、煙囪12排入大氣。再經(jīng)過一個工作周期后，再次換向(氣流流動方向如圖中實線箭頭所示)，如此周期性循環(huán)運行。
實施例二
圖2為本發(fā)明的第二種實施方式，通風(fēng)瓦斯通過進(jìn)風(fēng)管道1、三通換向閥A3、整流室 11進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10預(yù)熱，再進(jìn)入氧化室9氧化分解(氣流流動方向如圖中實線箭頭所示)。甲烷分解氧化以后釋放的熱量有一部分通過內(nèi)部隔熱層8以后，被模式壁換熱面7吸收；此部分熱量與通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度有關(guān)，占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的0% 80% ； 在氧化室9外壁、模式壁換熱面7內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)部隔熱層8，由耐火材料構(gòu)成，用于控制模式壁換熱面7的吸熱量；模式壁換熱面7外側(cè)設(shè)置外部絕熱保溫層6，減少模式壁換熱面7向外部散熱。煙氣帶著剩余部分熱量進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10)、冷卻，再通過整流室11、三通換向閥B4、排煙管道5、引風(fēng)機(jī)13、煙囪12排入大氣；此部分熱量與通風(fēng)瓦斯中甲烷濃度有關(guān)， 占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的100% 20%。經(jīng)過一個工作周期后，進(jìn)排氣流方向切換 (氣流流動方向如圖中虛線箭頭所示)；通風(fēng)瓦斯通過進(jìn)風(fēng)管道1、三通換向閥B4、整流室11 進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10預(yù)熱，再進(jìn)入氧化裝置氧化室9氧化分解；甲烷分解氧化以后釋放熱量的0% 80%通過內(nèi)部隔熱層8以后，被模式壁換熱面7吸收；煙氣帶著剩余部分熱量進(jìn)入陶瓷蓄熱材料10冷卻，再通過整流室11、三通換向閥A3、排煙管道5、引風(fēng)機(jī)13、煙囪12 排入大氣。再經(jīng)過一個工作周期后，再次換向(氣流流動方向如圖中實線箭頭所示)，如此周期性循環(huán)運行。
權(quán)利要求
1.一種可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括使用管道連接的進(jìn)風(fēng)管道 (1)、氣流引導(dǎo)裝置(2、12)、通風(fēng)瓦斯氧化裝置、排煙管道(5)和煙囪(12)，所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置包括氧化室(9)、陶瓷蓄熱材料(10)和整流室(11 )，其特征在于所述氧化室(9 )的外壁由外向內(nèi)依次設(shè)置有外部絕熱保溫層(6 )、模式壁換熱面(7 )和內(nèi)部隔熱層(8)，氧化室(9 )既是通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)生裝置，也是余熱回收裝置，通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)生裝置和余熱回收裝置是一體的，所述模式壁換熱面(7)用于吸收熱量，所吸收熱量占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的 0% 80%，同時降低所述氧化室(9)的壁面溫度，所述外部絕熱保溫層(6)用于進(jìn)一步減少所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置對周圍環(huán)境散熱，所述內(nèi)部隔熱層(8 )用于控制模式壁換熱面(7 )的吸熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)部隔熱層(8)由耐火材料構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，其特征在于所述模式壁換熱面(7)為模塊化結(jié)構(gòu)，由同一平面上多根平行金屬管和連接金屬管的鋼板構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，其特征在于所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置進(jìn)一步包括三通換向閥A (3)和三通換向閥B (4)，兩個三通換向閥分別設(shè)置于所述整流室(11)的進(jìn)/排氣口，當(dāng)通風(fēng)瓦斯氣流從三通換向閥A (3)進(jìn)入整流室(11)時， 煙氣從三通換向閥B (4)排出，當(dāng)通風(fēng)瓦斯氣流從三通換向閥B (4)進(jìn)入整流室(11)時， 煙氣從三通換向閥A (3)排出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，其特征在于 所述氣流引導(dǎo)裝置為鼓風(fēng)機(jī)(2)，設(shè)置于所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置的上游。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，其特征在于 所述氣流引導(dǎo)裝置為引風(fēng)機(jī)(12)，設(shè)置于所述通風(fēng)瓦斯氧化裝置的下游，其進(jìn)風(fēng)口同所述排煙管道(5 )的下游出口相連接，其出風(fēng)口同所述煙囪(11)相連通。
全文摘要
一種可回收熱能的通風(fēng)瓦斯氧化系統(tǒng)，屬于煤礦瓦斯治理、減排技術(shù)領(lǐng)域。包括使用管道連接的進(jìn)風(fēng)管道(1)、氣流引導(dǎo)裝置(2、12)、氧化裝置、排煙管道(5)和煙囪(12)，氧化裝置包括氧化室(9)、陶瓷蓄熱材料(10)和整流室(11)，氧化室(9)的外壁由外向內(nèi)依次設(shè)置有外部絕熱保溫層(6)、模式壁換熱面(7)和內(nèi)部隔熱層(8)，氧化室(9)同時也是余熱回收裝置，模式壁換熱面(7)所吸收熱量占通風(fēng)瓦斯甲烷氧化釋放總熱量的0%～80%，外部絕熱保溫層(6)用于進(jìn)一步減少氧化裝置對周圍環(huán)境散熱，內(nèi)部隔熱層(8)用于控制模式壁換熱面(7)的吸熱量。本發(fā)明具有通風(fēng)瓦斯甲烷濃度適應(yīng)性強(qiáng)、自維持濃度低、裝置熱效率高等優(yōu)點。
文檔編號F24J1/00GK102337984SQ20111027648
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者呂元, 李彬, 肖云漢, 蕭琦, 鄧浩鑫 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所