乏風甲烷吸附器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種乏風甲烷吸附器，包括密閉的吸附器箱體，所述吸附器箱體內(nèi)設(shè)置有多個吸附濾芯，所述吸附器箱體的底部分別設(shè)置有乏風進氣管路和富集氣體出氣管路，所述吸附器箱體的頂部分別設(shè)置有熱風進氣管路和排空管路，所述吸附箱體內(nèi)設(shè)置有具有透氣孔的上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板，所述吸附濾芯設(shè)置在上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板之間，所述吸附慮芯包括濾芯骨架和吸附材料，所述濾芯骨架包括呈管狀的內(nèi)骨架和外骨架，所述內(nèi)和外骨架的管壁上設(shè)置有大量的透氣孔，所述吸附材料設(shè)置在內(nèi)、外骨架之間。本實用新型利用瓦斯吸附材料在常溫下吸附瓦斯、在高溫下脫附的特點，通過變溫吸附工藝實現(xiàn)乏風瓦斯的濃縮，跟變壓吸附相比，顯著降低了系統(tǒng)的能耗。
【專利說明】乏風甲烷吸附器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于煤礦乏風利用領(lǐng)域，具體涉及一種乏風甲烷吸附器。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦在生產(chǎn)過程中，其通風系統(tǒng)排出的空氣會攜帶微量的瓦斯（甲烷），含量約 0.3%左右，通常稱之為乏風。由于乏風中甲烷含量低且缺乏有效的利用方式，一般都直接 排入大氣。通過乏風排放至大氣中的甲烷量是巨大的，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國煤礦每年的瓦 斯排放量約有80%?90%是以礦井通風方式排出的，更有數(shù)據(jù)表明2008年通過乏風排入 大氣中的甲烷量已達到161億m3。另有研究認為，甲烷溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，回 收和利用乏風瓦斯為實現(xiàn)我國節(jié)能減排的目標具有重要意義。
[0003] 目前針對乏風的處理，主要有熱逆流氧化技術(shù)及催化燃氣輪機技術(shù)，雖然已有多 家公司正在煤炭企業(yè)進行乏風氧化利用系統(tǒng)的工業(yè)化試驗，但由于乏風濃度太低，難以實 現(xiàn)設(shè)備的經(jīng)濟運行。通過變溫吸附的方式提高乏風濃度，使得乏風處理技術(shù)具有更大的推 廣應(yīng)用空間。
[0004] 目前只有少數(shù)單位在進行煤礦乏風瓦斯吸附濃縮的研究，專利文獻公開的"礦 井乏風中的甲烷富集中和利用方法"（200910187318.4)、"含低濃度甲烷氣的分離吸附裝 置"（200920203210.5)均采用了變壓吸附的方式對乏風瓦斯進行濃縮，這種方式缺點在于 頻繁的升壓吸附，產(chǎn)生的能耗較高，不利于整體系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。專利"一種煤礦乏風中的 甲烷回收方法" (CN101381269B)采用物理方法，根據(jù)甲烷相對空氣密度小的原理，通過煤附 劑對甲烷的動態(tài)吸附平衡，并通過靜置分層實現(xiàn)空氣與甲烷的物理分離。該方法理論上具 有一定的可行性，但實際操作過程中，因甲烷與空氣的密度相差較小，在容器內(nèi)氣流流動的 不規(guī)則性可能會使這種分層作用難以實現(xiàn)，無法保證分離效果。 實用新型內(nèi)容
[0005] 有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種乏風甲烷吸附器，采用常溫吸附、高溫脫 附的原理進行甲烷的分離，分離效果好且顯著降低了系統(tǒng)能耗。
[0006] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種乏風甲烷吸附器，包括密閉的吸附器箱體，所述吸附器箱體內(nèi)設(shè)置有多個吸 附濾芯，所述吸附器箱體的底部分別設(shè)置有乏風進氣管路和富集氣體出氣管路，所述吸附 器箱體的頂部分別設(shè)置有熱風進氣管路和排空管路，所述吸附箱體內(nèi)設(shè)置有具有透氣孔的 上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板，所述吸附濾芯設(shè)置在上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板之間，所述吸附 慮芯包括濾芯骨架和吸附材料，所述濾芯骨架包括呈管狀的內(nèi)骨架和外骨架，所述內(nèi)和外 骨架的管壁上設(shè)置有大量的透氣孔，所述吸附材料設(shè)置在內(nèi)、外骨架之間。
[0008] 進一步，所述內(nèi)、外骨架之間吸附材料的厚度小于20cm。
[0009] 進一步，所述濾芯骨架為金屬骨架，所述金屬骨架內(nèi)圈為不銹鋼篩板，外圈為不銹 鋼絲網(wǎng)，所述吸附材料通過纏繞或堆砌的方式布置于內(nèi)外圈之間。
[0010] 進一步，所述吸附劑材料呈纖維狀或整體蜂窩狀。
[0011] 進一步，所述吸附劑材料為活性炭、硅膠、吸附樹脂、活性炭纖維或沸石分子篩中 的一種或多種組合。
[0012] 進一步，所述吸附劑箱體所述吸附器箱體內(nèi)側(cè)敷有保溫巖棉。
[0013] 進一步，所述乏風甲烷吸附器還包括控制單元，所述乏風進氣管路、富集氣體出氣 管路、熱風進氣管路和排空管路上均設(shè)置有氣動換向閥、壓力傳感器和溫度傳感器，所述乏 風進氣管路和富集氣體出氣管路上還設(shè)置有濃度傳感器和流量傳感器，所述吸附濾芯內(nèi)還 設(shè)置有溫度傳感器。
[0014] 本實用新型的有益效果是：
[0015] 首先，本實用新型利用瓦斯吸附材料在常溫下吸附瓦斯、在高溫下脫附的特點，通 過變溫吸附工藝實現(xiàn)乏風瓦斯的濃縮，并且瓦斯脫附可利用后續(xù)蓄熱氧化裝置的廢熱煙氣 來實現(xiàn)，跟變壓吸附相比，顯著降低了系統(tǒng)的能耗，應(yīng)用經(jīng)濟性較好。
[0016] 其次，本實用新型設(shè)置有上、下導(dǎo)流隔板以及吸附濾芯的特殊結(jié)構(gòu)（中空導(dǎo)流的 內(nèi)骨架，吸附材料設(shè)置在內(nèi)外骨架之間，內(nèi)和外骨架的管壁上設(shè)置有大量的透氣孔），因此 使得氣流分布更加均勻，吸附效果更好，同時也減小氣流阻力，降低了系統(tǒng)能耗。
[0017] 再次，根據(jù)多次實驗研究發(fā)現(xiàn)，吸附材料厚度小于20cm時，其散熱較快，吸附材料 無須進行額外的冷卻即可重新恢復(fù)吸附能力，減少了冷卻流程提高了系統(tǒng)的效率。
[0018] 最后，通過精確的控制單元控制濾芯加熱溫度不高于150°C，保證吸附材料的壽 命。
[0019] 本實用新型的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說 明書來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用 新型作進一步的詳細描述，其中：
[0021] 圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當理解，優(yōu)選實 施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
[0023] 如圖所示，一種乏風甲烷吸附器，包括密閉的吸附器箱體6,所述吸附器箱體內(nèi)設(shè) 置有多個吸附濾芯7,所述吸附器箱體的底部分別設(shè)置有乏風進氣管路10和富集氣體出氣 管路8,所述吸附器箱體的頂部分別設(shè)置有熱風進氣管路11和排空管路1，所述吸附箱體內(nèi) 設(shè)置有具有透氣孔的上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板，所述吸附濾芯7設(shè)置在上導(dǎo)流隔板4和下 導(dǎo)流隔板5之間，所述吸附慮芯包括濾芯骨架和吸附材料，所述濾芯骨架包括呈管狀的內(nèi) 骨架和外骨架，所述內(nèi)和外骨架的管壁上設(shè)置有大量的透氣孔，所述吸附材料設(shè)置在內(nèi)、夕卜 骨架之間。
[0024] 本實施例中，當進行吸附流程時，乏風通過乏風進氣管路10進入沿吸附濾芯7徑 向流入，沿中空軸心向上流出，經(jīng)排空管路1排出；當進行脫附流程時，熱風從熱風脫附管 路11進入吸附器，經(jīng)過吸附濾芯7加熱吸附材料，從而將富集的甲烷脫附出來，從富集氣體 管路8排出。本實用新型利用上導(dǎo)流隔板將吸附箱體上部的空間分隔成一次混氣室4及二 次混氣室5,脫附時，熱風從一次混氣室中均勻的流向二次混氣室，使得熱風氣流得以均勻 分配，并使所裝填濾芯均能夠充分脫附；同理下導(dǎo)流隔板將吸附箱體下部的空間分隔成位 于隔板下部的一次混氣室和位于隔板上部二次混氣室，熱風氣流攜帶從吸附濾芯中脫附出 的吸附質(zhì)，從一次混氣室中均勻的流向二次混氣室，從而使得脫附后氣流中吸附質(zhì)的濃度 更趨均勻；同時，上述中空的濾芯結(jié)構(gòu)以及結(jié)合高效低阻的吸附材料使得濾芯的流動阻力 減小，降低了系統(tǒng)風機的運行電耗。本實用新型系統(tǒng)吸附能力強，吸附脫附速度快，吸附和 脫附效率高。
[0025] 作為本實施例的進一步改進，所述內(nèi)、外骨架之間吸附材料的厚度小于20cm，現(xiàn)有 技術(shù)的吸附材料的厚度一般較厚，按吸附容量的差異，濾芯厚度多設(shè)置為30?60cm不等， 熱風脫附之后為了使濾芯快速的恢復(fù)吸附能力需要導(dǎo)入冷風對濾芯進行冷卻使濾芯迅速 恢復(fù)吸附能力，本實用新型的濾芯結(jié)構(gòu)由于導(dǎo)熱快，當吸附材料厚度小于20cm時，吸附濾 芯能快速降溫到常溫從而快速恢復(fù)吸附能力，因此脫附后無須導(dǎo)入冷風冷卻。
[0026] 作為本實施例的進一步改進，所述濾芯骨架為金屬骨架，所述金屬骨架內(nèi)圈為不 銹鋼篩板，外圈為不銹鋼絲網(wǎng)，所述吸附材料通過纏繞或堆砌的方式布置于內(nèi)外圈之間；本 實施里的濾芯結(jié)構(gòu)氣流均勻順暢，吸附能力強，吸附與脫附效率高，安裝維修方便。
[0027] 作為本實施例的進一步改進,所述吸附劑材料呈纖維狀或整體蜂窩狀；本實施例 的結(jié)構(gòu)，吸附面積大，吸附能力強。
[0028] 作為本實施例的進一步改進，所述吸附劑材料為活性炭、硅膠、吸附樹脂、活性炭 纖維或沸石分子篩中的一種或多種組合。
[0029] 作為本實施例的進一步改進，所述吸附劑箱體所述吸附器箱體內(nèi)側(cè)敷有保溫巖 棉，降低吸附箱內(nèi)外的熱交換，從而降低能耗。
[0030] 作為本實施例的進一步改進，所述乏風甲烷吸附器還包括控制單元，所述乏風進 氣管路、富集氣體出氣管路、熱風進氣管路和排空管路上均設(shè)置有氣動換向閥12、壓力傳感 器13和溫度傳感器3,所述乏風進氣管路和富集氣體出氣管路上還設(shè)置有濃度傳感器2和 流量傳感器9,所述吸附濾芯內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器。本實施例通過精確的控制單元控制加 熱溫度不高于150°C，保證吸附材料的壽命。
[0031] 本實施例的乏風甲烷吸附器，處理乏風為1000m3/h，乏風初始濃度為0. 3%，經(jīng)過 熱風脫附后，其流量變?yōu)?00m3/h，濃度為1 %，可供給貧燃催化燃氣輪機或蓄熱氧化裝置使 用。
[0032] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng) 涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1. 一種乏風甲烷吸附器，包括密閉的吸附器箱體，所述吸附器箱體內(nèi)設(shè)置有多個吸附 濾芯，所述吸附器箱體的底部分別設(shè)置有乏風進氣管路和富集氣體出氣管路，所述吸附器 箱體的頂部分別設(shè)置有熱風進氣管路和排空管路，其特征在于：所述吸附箱體內(nèi)設(shè)置有具 有透氣孔的上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板，所述吸附濾芯設(shè)置在上導(dǎo)流隔板和下導(dǎo)流隔板之 間，所述吸附慮芯包括濾芯骨架和吸附材料，所述濾芯骨架包括呈管狀的內(nèi)骨架和外骨架， 所述內(nèi)和外骨架的管壁上設(shè)置有大量的透氣孔，所述吸附材料設(shè)置在內(nèi)、外骨架之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述內(nèi)、外骨架之間吸附材料 的厚度小于20cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述濾芯骨架為金屬骨架，所 述金屬骨架內(nèi)圈為不銹鋼篩板，外圈為不銹鋼絲網(wǎng)，所述吸附材料通過纏繞或堆砌的方式 布置于內(nèi)外圈之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附劑材料呈纖維狀或 整體蜂窩狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附劑材料為活性炭、硅 膠、吸附樹脂、活性炭纖維或沸石分子篩中的一種或多種組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述吸附劑箱體所述吸附器 箱體內(nèi)側(cè)敷有保溫巖棉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的乏風甲烷吸附器，其特征在于：所述乏風甲烷吸附器還包括 控制單元，所述乏風進氣管路、富集氣體出氣管路、熱風進氣管路和排空管路上均設(shè)置有氣 動換向閥、壓力傳感器和溫度傳感器，所述乏風進氣管路和富集氣體出氣管路上還設(shè)置有 濃度傳感器和流量傳感器，所述吸附濾芯內(nèi)還設(shè)置有溫度傳感器。
【文檔編號】B01D53/04GK203899407SQ201420350807
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】文光才, 高鵬飛, 李磊, 康建東, 霍春秀, 馬代輝, 蘭波, 許慧娟, 逄錦倫, 李強, 黃克海, 徐鵬, 李 杰, 陳暉
申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司