申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2023-03-20

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN116212608B

主分类号：B01D53/62

分类号：B01D53/62;B01D53/86;B01D53/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2023.06.23#实质审查的生效;2023.06.06#公开

摘要：本发明提供了一种基于原位热再生的多源一氧化碳消除系统及使用方法，包括集风加热罩、连接舱、防爆风机、第一CO传感器、第二CO传感器、第三温度传感器和防爆控制器；所述集风加热罩包括集风罩、瓦斯传感器、加热舱和设置在加热舱内的第一温度传感器、多个加热单元；加热单元包括防爆加热管和散热翅片；在本发明中，通过吸附剂颗粒和催化剂颗粒的吸附‑催化协同起效的方法，进一步降低了水汽等对CO消除的影响，实现了CO消除，降低了爆破作业一氧化碳浓度，改善了爆破作业工作环境；吸附剂和催化剂能够恢复活性，具有重复利用的效果；保证消除系统的消除效果以及安全性。

主权项：1.一种基于原位热再生的多源一氧化碳消除系统，其特征在于，包括集风加热罩2、连接舱、防爆风机8、第一CO传感器17、第二CO传感器9、第三温度传感器10、防爆控制器、伸缩风筒7、悬挂单元；所述集风加热罩2的出风口与连接舱的进风口连通；连接舱的出风口与防爆风机8的进风口连通；第一CO传感器17为悬挂式CO传感器，设置在集风加热罩2的前方；第二CO传感器9、第三温度传感器10固定在防爆风机8的出风口处；所述集风加热罩2包括集风罩1、瓦斯传感器、加热舱201和设置在加热舱201内的第一温度传感器203、多个加热单元；瓦斯传感器固定在集风罩1的内部；集风罩1的出风口与加热舱201的进风口连通；加热舱201的内部设置为加热腔207；第一温度传感器203置于加热腔207内并与加热舱201固定连接；多个所述加热单元对称间隔布置在加热腔207内；加热单元包括防爆加热管206和散热翅片205；防爆加热管206沿加热舱201的径向布置，且防爆加热管206的一端与加热舱201固定连接；散热翅片205螺旋缠绕在防爆加热管206的外部；第一温度传感器203与防爆加热管206相贴合；所述连接舱包括舱体6、吸附过滤网板15和催化氧化网板12；吸附过滤网板15、催化氧化网板12设置在舱体6的内部并与舱体6固定连接；吸附过滤网板15设置在舱体6内靠近进风口一端，催化氧化网板12设置在靠近出风口一端；吸附过滤网板15、催化氧化网板12内均设置有多个加热片；所述加热片的表面固定设置有第二温度传感器；吸附过滤网板15内填充有吸附剂颗粒；催化氧化网板12内填充有催化剂颗粒；所述第一CO传感器17、瓦斯传感器、第二CO传感器9、第一温度传感器203、第二温度传感器、加热片、防爆加热管206分别与所述防爆控制器电性连接；所述吸附剂颗粒为硅酸盐、硅铝酸盐或二氧化硅中的一种，颗粒直径为3-5mm；所述催化剂颗粒以铁、铜、锰、钴中的过渡金属氧化物通过沉淀合成法合理调控催化剂形貌制备而成，催化剂颗粒的粒径大于0.5mm；所述伸缩风筒7设置在所述连接舱和所述防爆风机8之间；伸缩风筒7的进风口与连接舱的出风口连通；伸缩风筒7的出风口与防爆风机8的进风口连通；所述伸缩风筒7设置在所述集风罩1和所述加热舱201之间；伸缩风筒7的进风口与集风罩1的出风口连通；伸缩风筒7的出风口与加热舱201的进风口连通；所述集风罩1的进风口内部固定设置有不锈钢防护网101，外围固定设置有外接法兰；加热舱201及所述舱体6的外部均包裹有保温层204；舱体6长0.5-0.8m；水平设置的舱体6的上、下部均设置有空气阀门13；设置在上部的空气阀门13上配置有防爆排风扇5；舱体6的底部设置有自动泄压阀11；空气阀门13、防爆排风扇5、自动泄压阀11分别与所述防爆控制器电性连接；所述悬挂单元包括悬吊轨道20、滑块18、防爆电机19、螺纹传动杆、吊绳21、连接横梁4、多个伸缩杆3；滑块18配置有多个，可滑动的设置在悬吊轨道20上；防爆电机19固定在悬吊轨道20的一侧；螺纹传动杆可转动的设置在悬吊轨道20上；螺纹传动杆与悬吊轨道20螺纹传动连接且螺纹传动杆的一端与防爆电机19的输出轴传动连接；多个伸缩杆3分别固定在所述加热舱201和所述舱体6的顶部；伸缩杆3的顶部与滑块18固定连接；吊绳21的一端与滑块18固定连接，另一端与所述伸缩风筒7固定连接；所述悬挂单元包括悬吊轨道20、滑块18、防爆电机19、螺纹传动杆、吊绳21；滑块18配置有多个，可滑动的设置在悬吊轨道20上；防爆电机19固定在悬吊轨道20的一侧；螺纹传动杆可转动的设置在悬吊轨道20上；螺纹传动杆与悬吊轨道20螺纹传动连接且螺纹传动杆的一端与防爆电机19的输出轴传动连接；吊绳21的一端与滑块18固定连接，另一端与所述伸缩风筒7固定连接；所述舱体6的底部设置有多个滚轮14；所述基于原位热再生的多源一氧化碳消除系统的使用方法包括净化消除模式、热再生模式；在净化消除模式下，防爆控制器接收第一CO传感器17传送的CO浓度情况，数据记录为C1，防爆控制器根据CO浓度情况判定消除系统运行状态；当C0≤C1≤2C0时，防爆风机8开始运转，保持低速功率状态；当2C0≤C1≤5C0时，防爆风机8保持中速功率状态；当C1＞5C0时，防爆风机8保持高速功率状态，其中C0表示设定的最低浓度阈值，不同功率状态下防爆风机8提供的风量可通过下式进行计算： p＝p余+p阻其中P为风机工作功率，KW；Q为风机实际风量，m3h；p为系统全风压，p余表示机外余压，p阻表示各处理段阻力之和，Pa；ψ1表示风机内部效率，ψ2表示风机机械效率；同时集风加热罩2内瓦斯传感器实时监测系统吸入风流中瓦斯浓度H，当H0≤H≤H1时，控制器控制防爆风机8直接保持高速功率状态；当H＞H1时，防爆风机8停止运转，连接舱防爆排风扇5打开，排出舱内气体，防止瓦斯积聚，其中，H0表示最低瓦斯浓度设定限值，H1表示最高瓦斯浓度设定限值；集风加热罩2内的加热单元及吸附过滤网板15、催化氧化网板12内的加热片保持加热，舱体6上、下部设置的空气阀门13保持关闭状态；此时含CO风流经过集风加热罩2初步加热而温度升高、相对湿度降低，再由吸附过滤网板15内的吸附剂颗粒进一步吸附处理，最后经催化氧化网板12内的催化剂颗粒催化反应，实现CO消除；净化消除时间依据第一CO传感器17反馈浓度信息进行；当C1低于C0时，结束净化消除模式，转成热再生模式；在热再生模式下，关闭防爆风机8，舱体6上、下部设置的空气阀门13先保持关闭状态，然后集风加热罩2内的加热单元及吸附过滤网板15、催化氧化网板12内的加热片保持加热，加热时间为20-30min；巷道中的风流经过集风加热罩2加热作用后，暖风吹扫吸附过滤网板15以及催化氧化网板12，进一步促进吸附剂颗粒和催化剂颗粒完成热再生，第一温度传感器203、第二温度传感器时刻反馈各部件温度状况；当加热时间到达20-30min时，防爆控制器打开舱体6上、下部设置的空气阀门13以及防爆排风扇5，排出空腔内杂质气体，排气时间为3-5min；完成排气后，重复上述热再生步骤2-5次，完成热再生，重新进入净化消除模式。

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