效率，最终尾气进入尾气处理装置23进行处理。
[0032]煤矿瓦斯进入催化反应器4后，分别进行催化氧化反应与固碳反应，经过燃煤换热器I预热后的煤矿瓦斯经过导流板5，之后通过第一蓄热体6、分级式催化反应体7、第二蓄热体8，完全反应后二氧化碳被吸引进行固碳。
[0033]固碳板9包括板体，板体上放置固碳剂，烟气进入旋风分离器10，固碳剂又掉落到板体上，从而能实现对固碳剂的循环利用。
[0034]余热锅炉11是比较常见的一种锅炉。本实用新型中的余热锅炉11包括旁路挡板12，旁路烟囱13，烟道14，过热器15，第一蒸发器16、第二蒸发器17、省煤器18，预热器19，汽包20，完全催化反应后的气体进入余热锅炉11，其进入烟道14后，分别经过过热器15、第一蒸发器16、第二蒸发器17、省煤器18进行利用。
[0035]燃煤换热器I产生的尾气与余热锅炉11排放的尾气都要进行处理后排入大气中。
[0036]监控装置24通过第一浓度传感器29和第二浓度传感器30实时监控进出催化反应器4的气体浓度，其通过第一温度传感器25监控进入第一蓄热体6中的煤矿瓦斯的温度、通过第二温度传感器26监控进入分级式催化反应体7内的气体温度，另外，催化反应器4内还设置有第三温度传感器27和第四温度传感器28，分别用于实时监控进入第二蓄热体8的气体温度和固碳板9内的气体温度。通过第一温度传感器25?第四温度传感器28，可以实时知道催化反应器4内的气体温度，进而可以调节燃煤换热器I的煤粉量，使从燃煤换热器I内出来的煤矿瓦斯的温度达到预定温度范围。
[0037]第一蓄热体6和第二蓄热体8能有效避免由于煤矿瓦斯浓度变化大，导致气体温度波动范围过大，固碳效率、余热锅炉11热效率降低。
[0038]另外，催化反应器4内还设置有流量计31，流量计31位于分级式催化反应体7的下方，用于检测经过分级式催化反应体7的煤矿瓦斯的流速。流量计31与监控装置24相连。煤矿瓦斯的流速不能太高，否则被贵金属催化段催化的煤矿瓦斯的量太大，放热会很多，容易使贵金属催化段的温度升得太高而活性降低。
[0039]本供热系统的工作过程如下:
[0040]煤矿瓦斯首先经过燃煤换热器I与煤粉燃烧产生的高温烟气进行换热，达到700K?800K，然后煤矿瓦斯进入催化反应器4，经导流板5后进入第一蓄热体6，利用第一蓄热体6热容量高的性能，降低煤矿瓦斯的温度波动，调节进出第一蓄热体6的气体温差，使流出第一蓄热体6的气体温度保持在一较稳定的值，即使进入分级式催化反应体7的煤矿瓦斯的温度能够维持在约750K左右；煤矿瓦斯流出第一蓄热体6后进入整体式催化剂，煤矿瓦斯先与下段的贵金属催化剂接触，初步反应生成甲基、C0、H20等初次反应气，以提高初次反应气的温度，然后初次反应气又继续上升后与上段的钙钛矿催化剂进行反应，实现完全反应，反应后生成0)2等气体，C-H键的键能413kJ/mol，甲烷浓度从0.2%到0.8%，绝热温升ΔΤ由45K上升至180K，完全反应后的气体温度可达到900K左右，其又经过固碳板9，其中的CO2被固碳剂吸收，本实用新型在催化反应器4上方设置固碳板9，固碳剂选择CaO,气体温度为900K时，CaO固碳效率约为80%，温室气体接近零排放。然后剩下的气体为&0、02和化等，这部分900K的气体流出催化反应器4后进入余热锅炉11实现余热利用，目前大多数型号的余热锅炉11在该温度范围有较高的工作效率。
[0041]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:
[0042]I)、本实用新型煤矿瓦斯催化氧化供热系统燃烧稳定、安全可靠、燃烧寿命长，可用于煤矿瓦斯的连续处理。
[0043]2)、本实用新型环保，首先将煤矿瓦斯中甲烷实现完全反应，同时对反应产物中的二氧化碳进行固定，降低了温室气体排放，催化剂降低其燃烧温度，避免氮氧化物生成。
[0044]3)、本实用新型采用分级反应，一方面降低反应温度，拓宽浓度极限，另一方面高温时布置钙钛矿催化剂可以避免贵金属催化剂高温易失活的缺点，增强反应器连续工作时间。
[0045]4)、本实用新型通过合理布置燃烧器中蜂窝蓄热体，使反应器具有一定自调节功能，当煤矿瓦斯浓度变化较大时，蓄热体通过放热和吸热调节预热温度和尾气温度。
[0046]5)、本实用新型对余热进行利用，根据煤矿瓦斯浓度通过调节预热温度，使余热锅炉11入口温度维持在其工况范围内，提高经济效益，避免能源浪费。
[0047]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:包括燃煤换热器(1)、催化反应器(4)和余热锅炉(11)，燃煤换热器(I)通过管路依次连接催化反应器(4)和余热锅炉(11)，其特征在于:所述催化反应器(4)包括外壳(32)，所述外壳(32)内从下往上依次设置有用于使煤矿瓦斯发生反应的分级式催化反应体(7)及用于将反应产生的二氧化碳吸收的固碳板(9)，固碳板(9)包括板体及放置在板体上的固碳剂，所述分级式催化反应体(7)包括上下两段，下段为贵金属催化段，上段为六铝酸盐催化段或/和钙钛矿催化段。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:所述分级式催化反应体(7)的下方设置有第一蓄热体(6)。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:所述外壳(32)的煤矿瓦斯入口处设置有导流板(5)，所述第一蓄热体(6)位于导流板(5)和分级式催化反应体(7)之间。
4.根据权利要求3所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:还包括监控装置(24);所述导流板(5)与第一蓄热体(6)之间设置有第一温度传感器(25)，第一温度传感器(25)与监控装置(24)相连。
5.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:还包括监控装置(24);所述分级式催化反应体(7)与第一蓄热体(6)之间设置有第二温度传感器(26)，第二温度传感器(26)与监控装置(24)相连。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:所述分级式催化反应体(7)和固碳板(9)之间设置有第二蓄热体(8)。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:所述燃煤换热器(I)包括用于燃烧煤粉的炉膛(2)、用于将空气引入炉膛(2)的鼓风机(21)、用于煤矿瓦斯与煤粉燃烧产生高温烟气换热的逆流换热器(3)及用于将尾气再次送入逆流换热器(3)进行热量再利用的循环风机(22)。
8.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:还包括监控装置(24);所述催化反应器(4)内设置有流量计(31)，流量计(31)位于分级式催化反应体(7)的下方，流量计(31)与监控装置(24)相连。
9.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:所述分级式催化反应体(7)与余热锅炉(11)之间设置有用于分离固体颗粒与气体的旋风分离器(10)ο
10.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，其特征在于:还包括监控装置(24);所述燃煤换热器(I)与分级式催化反应体(7)之间设置第一浓度传感器(29)，所述分级式催化反应体(7)与余热锅炉(11)之间设置有第二浓度传感器(30)，所述第一浓度传感器(29)和第二浓度传感器(30)均与监控装置(24)相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤矿瓦斯低排放催化氧化供热系统，包括燃煤换热器、催化反应器和余热锅炉，燃煤换热器通过管路依次连接催化反应器和余热锅炉，其特征在于：所述催化反应器包括外壳，所述外壳内从下往上依次设置有用于使煤矿瓦斯发生反应的分级式催化反应体及用于将反应产生的二氧化碳吸收的固碳板，所述分级式催化反应体包括上下两段，下段为贵金属催化段，上段为六铝酸盐催化段或/和钙钛矿催化段。本实用新型煤矿瓦斯催化氧化供热系统燃烧稳定、安全可靠、燃烧寿命长，可用于煤矿瓦斯的连续处理。
【IPC分类】E21F7-00
【公开号】CN204267081
【申请号】CN201420673164
【发明人】张军营, 安鑫, 赵永椿, 田冲, 刘钰琛
【申请人】华中科技大学
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年11月12日