CN105822340B - 乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，包括两个进排气口扩张段、两个一端开口的进排气腔和反应室。每个进排气腔内设有第一导流板，每个进排气口扩张段内增设第二导流板，在每个进排气口扩张段的外部上壁上增设一套第一机械调节机构，在每个进排气腔的外部侧壁上增设一套第二机械调节机构，第一导流板和第二导流板的转动分别由第二机械调节机构和第一机械调节机构调节控制。本发明在进气量波动较大的实际工况下能通过机械调节机构灵活调整导流板的倾斜角度，对不同的进气工况有较好的适应性，保证反应室的进气量和温度均匀分布，提高装置运行的可靠性和乏风瓦斯氧化率。
Description
技术领域
本发明提供一种乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，属于煤矿通风瓦斯利用技术领域。
背景技术
煤矿生产过程中为了提高安全性，通常采用大量通风来排放煤矿瓦斯(称为矿井乏风，Ventilation Air Methane，简称VAM)。甲烷是煤矿瓦斯和很多工业废气的主要成分，是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，但同时也是优质洁净的气体能源。我国是煤炭生产大国，每年通过煤矿乏风排放的纯甲烷在200亿立方米以上，不仅造成了不可再生能源资源的巨大浪费，也严重污染了大气环境。
乏风瓦斯体积浓度非常低(一般在0.1％～0.75％)、风量和体积浓度波动范围大的特点决定了很难利用传统燃烧器直接进行燃烧。目前热逆流氧化技术可以有效处理煤矿乏风，其原理是利用反应室内陶瓷氧化床的蓄热特性形成高温度场使甲烷氧化，并且通过换向流动反应技术维持氧化装置稳定运行。为维持氧化过程的稳定性和可靠性，一个关键问题是保证反应室横截面的温度均衡性和高温区的宽度。随着热逆流氧化装置的乏风处理能力不断加强，反应室的体积和横截面积随之不断增大，其横截面的温度均衡性愈发重要。进气均流***是热逆流氧化装置中进行进气流量分配的关键部件，可保证反应室内的乏风氧化放热量亦分配均匀，对提升反应室横截面的温度均衡性和装置的甲烷转化率有重要意义。
中国专利文献CN200920025061.8提供的乏风氧化装置进排气导流***，在乏风氧化装置上、下进排气腔安装了导流板，导流板一端通过固定轴铰接在反应室蓄热体上，导流板的活动端与高度控制装置连接，导流板将炉体的上、下进排气腔的进出风口均匀分割，从而调整反应室中的进气量分布均匀，使反应室横截面的温度场均衡，提高气体的氧化率。但是，该技术方案仍然存在不足，导流***很难消除氧化装置进、出口附近反应室内的流量高峰，且导流板的角度在装置运行过程中无法灵活调整，对乏风流量波动较大的实际工况适应不佳，不能在进气流量差别较大的情况下使蓄热体横截面保持较好的温度均衡。另外，导流板的形状采用直板，并且直接铰接在反应室蓄热体上，容易在导流板根部产生流动死角，使反应室内局部区域流量降低，影响到反应室横截面的流量和温度场均衡。除此之外，目前还未见有结构和性能都比较完善的乏风热逆流氧化装置的进排气导流***。
发明内容
本发明的目的是弥补现有煤矿乏风瓦斯热逆流氧化装置进排气导流***的不足，提供一种乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，保证装置反应室的进气量和温度均匀分布，提高装置运行的可靠性和乏风瓦斯氧化率。
本发明的目的是由下述技术方案实现的：
一种乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，包括两个进排气口扩张段、两个一端开口的进排气腔和反应室，其中反应室的上、下侧分别设置一进排气腔，反应室与进排气腔连通，每个进排气腔的开口端对应与进排气口扩张段连通，每个进排气腔内均布有多个弧形导轨及第一导流板，每个第一导流板的活动端对应与一个弧形导轨滑动连接，第一导流板的另一端设置一水平方向的固定轴，固定轴的两端均间隙穿出进排气腔的侧壁，其特征在于：
每个进排气腔内设有4～6块第一导流板，每块第一导流板靠近固定轴端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板的固定轴与反应室的距离为进排气腔高度的1/10～1/5，每块第一导流板的上表面均设有导流棉绳，导流棉绳在第一导流板表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳的端头延伸到进排气腔外；
每个进排气口扩张段的扩张角度为30°～60°，进排气口扩张段内增设4～6块第二导流板和与第二导流板对应的弧形导轨，其中第二导流板采用直板形导流板，弧形导轨水平固定安装在进排气口扩张段的内壁上，每个第二导流板的活动端与一个弧形导轨滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴，固定轴的两端均间隙穿出进排气口扩张段的上、下壁；在每个进排气口扩张段的外部上壁上增设一套第一机械调节机构，在每个进排气腔的外部侧壁上增设一套第二机械调节机构，其中：
第一机械调节机构包括经支撑水平安装在进排气口扩张段外部上壁上的双向螺杆、固定在双向螺杆端部的调节把手和与第二导流板个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮、传动齿轮、齿轮轴、滑动连杆、凹槽轴和传动把手，其中调节齿轮固定套装在第二导流板的固定轴端部，齿轮轴和凹槽轴均间隙安装在进排气口扩张段的侧壁上，传动齿轮经齿轮轴安装在进排气口扩张段外部上壁上，且处于双向螺杆与调节齿轮之间并与两者啮合，传动齿轮沿齿轮轴滑动；滑动连杆一端与传动齿轮固定连接，另一端在凹槽轴的凹槽内滑动；传动把手固定安装在凹槽轴的端部；
第二机械调节机构包括经支撑水平安装在进排气腔外部侧壁上的单向螺杆、固定在单向螺杆端部的调节把手和与第一导流板个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮、传动齿轮、齿轮轴、滑动连杆、凹槽轴和传动把手，其中调节齿轮固定套装在第一导流板的固定轴端部，齿轮轴和凹槽轴均间隙安装在进排气腔的侧壁上，传动齿轮经齿轮轴安装在进排气腔外部侧壁上，且处于单向螺杆与调节齿轮之间并与两者啮合，传动齿轮沿齿轮轴滑动；滑动连杆一端与传动齿轮固定连接，另一端在凹槽轴的凹槽内滑动；传动把手固定安装在凹槽轴的端部。
所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，进排气腔内第一导流板的角度沿气流方向依次增大。
所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，进排气口扩张段内，弧形导轨上设有与第二导流板活动端匹配的卡槽。
所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，其特征在于：单向螺杆驱动进排气腔内的导流板同向转动，双向螺杆驱动进排气口扩张段内的导流板关于进排气口扩张段的中心对称转动。
其工作原理为：煤矿乏风依次经过热逆流氧化装置同侧的进排气口扩张段和进排气腔进入反应室发生氧化反应，而后尾气依次经过另一侧的进排气腔和进排气口扩张段排出装置，每隔一段时间，热逆流氧化装置内的气流逆向流动。反应室上、下侧沿流通截面纵向中心线的压强差分布由两个进排气腔内的多个第一导流板进行调节，反应室上、下侧沿流通截面横向中心线的压强差分布由两个进排气口扩张段内的多个第二导流板进行调节。第一导流板和第二导流板的转动分别由对应的第二机械调节机构和第一机械调节机构调节控制。第一和第二机械调节机构均需转动调节把手使对应的双向或单向螺杆转动，通过传动齿轮传动至调节齿轮，带动固定轴和导流板转动，进行第二或第一导流板的角度调节。转动传动把手使凹槽轴转动，可带动滑动连杆及与其固定的传动齿轮，使传动齿轮沿齿轮轴滑动，退出或进入与调节齿轮和双向或单向螺杆的啮合状态。当需要单独调节某一导流板的角度时，可使其余导流板对应的传动齿轮退出啮合状态，只保留需调节的导流板对应的传动齿轮进入啮合状态。当进气流量增大时，通过两套第一机械调节机构的调节使两个进排气口扩张段内的第二导流板对称向进排气口扩张段的中心转动，通过两套第二机械调节机构的调节使两个进排气腔内的第一导流板的角度均减小；当进气流量减小时，对第二导流板和第一导流板的调节方式相反。最终反应室水平纵向和横向的压强差均达到均匀分布。
本发明与现有技术相比，主要优点和有益效果是：
1、该导流***在进排气口扩张段和进排气腔内均布置了导流板，可以保证反应室流通截面的横向和平纵向的进气量分布均具有较好的均衡性。导流板的角度既可以统一调整，也可以逐个单独调整，对乏风流量波动较大的实际工况适应较佳，可以在进气流量差别较大的情况下使反应室横截面保持较好的温度均衡。
2、进排气腔内每个导流板靠近固定轴端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，并且导流板靠近固定轴端与反应室保留一定间隙，避免了导流板产生流动死角导致反应室内局部流量降低，使反应室入口的进气量分布均衡并连续，使热氧化过程更加稳定可靠。
3、安装在上、下进排气腔内的导流板的上表面设有导流棉绳，可以将反应气体的冷凝水传导至氧化装置主体外，防止冷凝水回流或被进气带入反应室，使反应室温度降低。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示实施例结构的俯视图。
图3是图2所示实施例的A-A剖面图。
图4是图1所示实施例第二机械调节结构中C部分的放大结构示意图。
图5是图1所示实施例中传动齿轮、滑动连杆和凹槽轴的放大结构示意图。
图6是图1所示实施例进排气腔内第一导流板和弧形导轨的放大结构示意图。
图7是图1所示实施例进排气腔内第一导流板上导流棉绳的结构示意图。
图中：1、进排气口扩张段 2、进排气腔 3、反应室 4、弧形导轨 5、第一导流板 6、固定轴 7、第二导流板 8、双向螺杆 9、调节把手 10、调节齿轮 11、传动齿轮 12、齿轮轴13、滑动连杆 14、凹槽轴 15、传动把手 16、单向螺杆 17、导流棉绳 18、卡槽 19、支撑
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。在图1-7所示的实施例中：
反应室3的上、下侧分别设置一进排气腔2，反应室2与进排气腔2连通，每个进排气腔2的开口端对应与进排气口扩张段1连通，每个进排气腔2内均布有多个弧形导轨4及第一导流板5，每个第一导流板5的活动端对应与一个弧形导轨4滑动连接，第一导流板5的另一端设置一水平方向的固定轴6，固定轴6的两端均间隙穿出进排气腔2的侧壁；每个进排气腔2内设有4块第一导流板5，每块第一导流板5靠近固定轴6端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板5的固定轴6与反应室3的距离为进排气腔2高度的1/10；每块第一导流板5的上表面均设有导流棉绳17，导流棉绳17在第一导流板5表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳17的端头延伸到进排气腔2外。
每个进排气口扩张段1的扩张角度为50°，进排气口扩张段1内设置4块第二导流板7和与第二导流板7对应的弧形导轨4，其中第二导流板7采用直板形导流板，弧形导轨4水平固定安装在进排气口扩张段1的内壁上，每个第二导流板7的活动端与一个弧形导轨4滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴6，固定轴6的两端均间隙穿出进排气口扩张段1的上、下壁；在每个进排气口扩张段1的外部上壁上设置一套第一机械调节机构，在每个进排气腔2的外部侧壁上设置一套第二机械调节机构。
第一机械调节机构包括经支撑19水平安装在进排气口扩张段1外部上壁上的双向螺杆8、固定在双向螺杆8端部的调节把手9和与第二导流板7个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮10、传动齿轮11、齿轮轴12、滑动连杆13、凹槽轴14和传动把手15，其中调节齿轮10固定套装在第二导流板7的固定轴6端部，齿轮轴12和凹槽轴14均间隙安装在进排气口扩张段1的侧壁上，传动齿轮11经齿轮轴12安装在进排气口扩张段1外部上壁上，且处于双向螺杆8与调节齿轮10之间并与两者啮合，传动齿轮11沿齿轮轴12滑动；滑动连杆13一端与传动齿轮11固定连接，另一端在凹槽轴14的凹槽内滑动；传动把手15固定安装在凹槽轴14的端部。
第二机械调节机构包括经支撑19水平安装在进排气腔2外部侧壁上的单向螺杆16、固定在单向螺杆16端部的调节把手9和与第一导流板5个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮10、传动齿轮11、齿轮轴12、滑动连杆13、凹槽轴14和传动把手15，其中调节齿轮10固定套装在第一导流板5的固定轴6端部，齿轮轴12和凹槽轴14均间隙安装在进排气腔2的侧壁上，传动齿轮11经齿轮轴12安装在进排气腔2外部侧壁上，且处于单向螺杆16与调节齿轮10之间并与两者啮合，传动齿轮11沿齿轮轴12滑动；滑动连杆13一端与传动齿轮11固定连接，另一端在凹槽轴14的凹槽内滑动；传动把手15固定安装在凹槽轴14的端部。
进排气腔2内第一导流板5的角度沿气流方向依次增大；进排气口扩张段1内，弧形导轨4上设有与第二导流板7活动端匹配的卡槽18；单向螺杆16驱动进排气腔2内的第一导流板5同向转动，双向螺杆8驱动进排气口扩张段1内的第二导流板7关于进排气口扩张段1的中心对称转动。
Claims (4)
1.一种乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，包括两个进排气口扩张段(1)、两个一端开口的进排气腔(2)和反应室(3)，其中反应室(3)的上、下侧分别设置一进排气腔(2)，反应室(2)与进排气腔(2)连通，每个进排气腔(2)的开口端对应与进排气口扩张段(1)连通，每个进排气腔(2)内均布有多个弧形导轨(4)及第一导流板(5)，每个第一导流板(5)的活动端对应与一个弧形导轨(4)滑动连接，第一导流板(5)的另一端设置一水平方向的固定轴(6)，固定轴(6)的两端均间隙穿出进排气腔(2)的侧壁，其特征在于：
每个进排气腔(2)内设有4～6块第一导流板(5)，每块第一导流板(5)靠近固定轴(6)端的形状为弧形，另一端的形状为直板，两者平滑过渡，第一导流板(5)的固定轴(6)与反应室(3)的距离为进排气腔(2)高度的1/10～1/5，每块第一导流板(5)的上表面均设有导流棉绳(17)，导流棉绳(17)在第一导流板(5)表面采用曲折线的形式分布，导流棉绳(17)的端头延伸到进排气腔(2)外；
每个进排气口扩张段(1)的扩张角度为30°～60°，进排气口扩张段(1)内增设4～6块第二导流板(7)和与第二导流板(7)对应的弧形导轨(4)，其中第二导流板(7)采用直板形导流板，弧形导轨(4)水平固定安装在进排气口扩张段(1)的内壁上，每个第二导流板(7)的活动端与一个弧形导轨(4)滑动连接、另一端设置一垂直方向的固定轴(6)，固定轴(6)的两端均间隙穿出进排气口扩张段(1)的上、下壁；在每个进排气口扩张段(1)的外部上壁上增设一套第一机械调节机构，在每个进排气腔(2)的外部侧壁上增设一套第二机械调节机构，其中：
第一机械调节机构包括经支撑(19)水平安装在进排气口扩张段(1)外部上壁上的双向螺杆(8)、固定在双向螺杆(8)端部的调节把手(9)和与第二导流板(7)个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮(10)、传动齿轮(11)、齿轮轴(12)、滑动连杆(13)、凹槽轴(14)和传动把手(15)，其中调节齿轮(10)固定套装在第二导流板(7)的固定轴(6)端部，齿轮轴(12)和凹槽轴(14)均间隙安装在进排气口扩张段(1)的侧壁上，传动齿轮(11)经齿轮轴(12)安装在进排气口扩张段(1)外部上壁上，且处于双向螺杆(8)与调节齿轮(10)之间并与两者啮合，传动齿轮(11)沿齿轮轴(12)滑动；滑动连杆(13)一端与传动齿轮(11)固定连接，另一端在凹槽轴(14)的凹槽内滑动；传动把手(15)固定安装在凹槽轴(14)的端部；
第二机械调节机构包括经支撑(19)水平安装在进排气腔(2)外部侧壁上的单向螺杆(16)、固定在单向螺杆(16)端部的调节把手(9)和与第一导流板(5)个数相等的调节单元，每个调节单元均包括调节齿轮(10)、传动齿轮(11)、齿轮轴(12)、滑动连杆(13)、凹槽轴(14)和传动把手(15)，其中调节齿轮(10)固定套装在第一导流板(5)的固定轴(6)端部，齿轮轴(12)和凹槽轴(14)均间隙安装在进排气腔(2)的侧壁上，传动齿轮(11)经齿轮轴(12)安装在进排气腔(2)外部侧壁上，且处于单向螺杆(16)与调节齿轮(10)之间并与两者啮合，传动齿轮(11)沿齿轮轴(12)滑动；滑动连杆(13)一端与传动齿轮(11)固定连接，另一端在凹槽轴(14)的凹槽内滑动；传动把手(15)固定安装在凹槽轴(14)的端部。
2.如权利要求1所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，其特征在于:进排气腔(2)内第一导流板(5)的角度沿气流方向依次增大。
3.如权利要求1所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，其特征在于：进排气口扩张段(1)内，弧形导轨(4)上设有与第二导流板(7)活动端匹配的卡槽(18)。
4.如权利要求1所述的乏风热逆流氧化装置机械调节式进排气导流***，其特征在于：单向螺杆(16)驱动进排气腔(2)内的第一导流板(5)同向转动，双向螺杆(8)驱动进排气口扩张段(1)内的第二导流板(7)关于进排气口扩张段(1)的中心对称转动。
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