矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床

摘要

本发明涉及一种矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床，由若干蜂窝陶瓷排列叠加而成，其特征在于：氧化床由多种蜂窝陶瓷排列叠加而成，设置在氧化床中部的蜂窝陶瓷采用孔当量直径大、开孔率高、耐高温的蜂窝陶瓷，位于氧化床中部蜂窝陶瓷的上、下侧的蜂窝陶瓷耐热冲击能力强，且以氧化床中部为对称面、由内向外孔当量直径和开孔率台阶式减小，上下相邻蜂窝陶瓷的同一层结合面之间设有方向一致的槽，上下相邻两层结合面之间槽的方向相互垂直，同一层相邻蜂窝陶瓷之间设有热膨胀缓冲层。本氧化床具有流动阻力低、运行稳定性好、使用寿命长等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床，属于超低浓度甲烷热逆流氧化技术领域。

背景技术

煤矿乏风瓦斯浓度低是制约其利用的主要难题，目前有效的利用方法是采用热逆流氧化技术(Thermal Flow Reversal Reactor，简称TFRR)。蓄热氧化床是煤矿乏风瓦斯热逆流氧化技术十分关键的部件，在加热起动到正常工作温度后，新鲜的乏风进入氧化床，氧化床与乏风之间进行热交换，直至将乏风加热到甲烷能够自行氧化的温度；氧化后的热气体在流动过程中将热量再传递给氧化床储存起来，以便在气流换向后加热从氧化床另一端进入的乏风气体，使氧化装置依靠乏风甲烷氧化释放的热量维持自运行。蓄热氧化床的结构对氧化装置的运行稳定性、换向周期和寿命都具有至关重要的影响；氧化装置本身的能耗主要来自于风机的电耗，降低氧化床内部的气体流动阻力损失，能够有效地降低氧化装置的能耗。因此，必须合理地研制蓄热氧化床。

氧化装置大多数采用立式结构氧化床，由很多层蜂窝陶瓷组合而成，气体在氧化床内上下流动。立式结构氧化床能够克服卧式氧化床存在的热自然对流影响，保证流通截面上温度分布均匀。但是，由于制造工艺原因，蜂窝陶瓷的结构尺寸误差较大。在安装氧化床时，上下层蜂窝陶瓷之间的孔存在错位现象，造成氧化床在蜂窝陶瓷上下面结合处流通面积减小，流动阻力增大。

另外，氧化床各部位对蓄热体的要求是不同的。床的入口端主要用来加热乏风，出口端主要用来吸收储存氧化热气体的热量，而且入口与出口还要频繁的交换，因此，要求上下两个端部的蓄热体具有很强的热交换能力、蓄热能力和耐热冲击能力。床的中部是甲烷氧化放热的区域，其温度很高且相对稳定，因此要求蓄热体具有耐高温能力。气体的阻力在氧化床内部也是剧烈变化的，乏风进入氧化床后，逐渐被加热，温度不断升高，气体不断膨胀，阻力逐渐增大。到氧化床中心部位，气体阻力达到最大值。然后气体又将热量传给蓄热体、温度逐渐降低，阻力也随之降低，在出口处达到最低值。如果氧化床采用一种蜂窝陶瓷，很难满足要求。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述氧化床存在的缺陷、创新研制一种适用于矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床。其技术方案为：

由若干蜂窝陶瓷排列叠加而成，其特征在于：氧化床由多种蜂窝陶瓷排列叠加而成，设置在氧化床中部的蜂窝陶瓷采用孔当量直径大、开孔率高、耐高温的蜂窝陶瓷，位于氧化床中部蜂窝陶瓷的上、下侧的蜂窝陶瓷耐热冲击能力强，且以氧化床中部为对称面、由内向外孔当量直径和开孔率台阶式减小，上下相邻蜂窝陶瓷的同一层结合面之间设有方向一致的槽，上下相邻两层结合面之间槽的方向相互垂直，同一层相邻蜂窝陶瓷之间设有热膨胀缓冲层。

所述的矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床，上下相邻蜂窝陶瓷的同一层结合面之间的槽深2～5mm，在槽的直角处呈圆弧倒角状。

所述的矿井乏风瓦斯热氧化装置的立式结构氧化床，位于氧化床中部的蜂窝陶瓷采用正六边形孔，其它蜂窝陶瓷采用正四边形孔。

本发明的主要优点和有益效果是：

1、氧化床中部采用孔当量直径大、开孔率高的蜂窝陶瓷，提高了氧化床中部的流通能力，降低了其流动阻力；上下相邻蜂窝陶瓷的同一层结合面之间设有方向一致的槽，解决了因上下层蜂窝陶瓷之间的孔错位引起的流动阻力增大问题，有效降低氧化床的流动阻力。

2、氧化床上、下两个端部采用孔当量直径小、开孔率低的蜂窝陶瓷，既可以提高氧化床的蓄热能力，从而提高氧化床运行稳定性，又可以延长气流换向周期。

3、在蜂窝陶瓷侧面之间设置热膨胀缓冲层，可以有效降低横向积压应力，从而延长氧化床蜂窝陶瓷的更换周期。

附图说明

图1是本发明实施例的结构剖面示意图。

图2是图1所示实施例的A-A剖面图。

图3是氧化床端部所采用的蜂窝陶瓷结构示意图。

图4是氧化床中部所采用的蜂窝陶瓷结构示意图。

图中：1、蜂窝陶瓷  2、孔  3、槽  4、热膨胀缓冲层

具体实施方式

在图1-4所示的实施例中：氧化床由3种蜂窝陶瓷1排列叠加而成，设置在氧化床中部的蜂窝陶瓷1采用孔当量直径大、开孔率高、耐高温的蜂窝陶瓷，孔2呈正六边形；位于氧化床中部蜂窝陶瓷1的上、下侧的2层蜂窝陶瓷耐热冲击能力强，且以氧化床中部为对称面、由内向外孔当量直径和开孔率台阶式减小，孔2呈正四边形；上下相邻蜂窝陶瓷1的同一层结合面之间设有方向一致的槽3，槽3深2mm，槽3的直角处呈圆弧倒角状，上下相邻两层结合面之间槽3的方向相互垂直；同一层相邻蜂窝陶瓷1之间设有热膨胀缓冲层4。