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

本发明涉及井下有毒气体净化，具体为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。

背景技术：

1、矿井中爆破作业开拓巷道、无轨胶轮车、单轨吊运行以及煤自燃等都会产生大量co有毒有害气体，严重污染井下工人作业环境，严重时甚至容易威胁人员生命健康安全。一旦通风情况不佳，co有毒有害气体难以稀释，容易在短时间内剧增，目前各co产生源采取的解决方式有不同程度上的局限性，爆破作业中炮孔内填充一定水炮泥的方式对co基本上不具备效果，主要是消焰降尘的作用；无轨胶轮车和单轨吊等产生的co更加容易直接影响巷道，影响范围广，同时也未有有效的消除方式。

技术实现思路

1、针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供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，实现多源头产生的co有毒有害气体的快速、持续、有效消除。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于原位热再生的多源一氧化碳消除系统，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的进风口连通；第一co传感器为悬挂式co传感器，设置在集风加热罩的前方；第二co传感器、第三温度传感器固定在防爆风机的出风口处；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；瓦斯传感器固定在集风罩的内部；集风罩的出风口与加热舱的进风口连通；加热舱的内部设置为加热腔；第一温度传感器置于加热腔内并与加热舱固定连接；多个所述加热单元对称间隔布置在加热腔内；加热单元包括防爆加热管和散热翅片；防爆加热管沿加热舱的径向布置，且防爆加热管的一端与加热舱固定连接；散热翅片螺旋缠绕在防爆加热管的外部；第一温度传感器与防爆加热管相贴合；

4、所述连接舱包括舱体、吸附过滤网板和催化氧化网板；吸附过滤网板、催化氧化网板设置在舱体的内部并与舱体固定连接；吸附过滤网板设置在舱体内靠近进风口一端，催化氧化网板设置在靠近出风口一端；吸附过滤网板、催化氧化网板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；吸附过滤网板内填充有吸附剂颗粒；催化氧化网板内填充有催化剂颗粒；所述第一co传感器、瓦斯传感器、第二co传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、加热片、防爆加热管分别与所述防爆控制器电性连接。

5、优选地，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。

6、优选地，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。

7、优选地，还包括伸缩风筒；所述伸缩风筒设置在所述连接舱和所述防爆风机之间；伸缩风筒的进风口与连接舱的出风口连通；伸缩风筒的出风口与防爆风机的进风口连通。

8、优选地，还包括伸缩风筒；所述伸缩风筒设置在所述集风罩和所述加热舱之间；伸缩风筒的进风口与集风罩的出风口连通；伸缩风筒的出风口与加热舱的进风口连通。

9、优选地，所述集风罩的进风口内部固定设置有不锈钢防护网，外围固定设置有外接法兰；加热舱及所述舱体的外部均包裹有保温层；舱体长0.5-0.8m；水平设置的舱体的上、下部均设置有空气阀门；设置在上部的空气阀门上配置有防爆排风扇；舱体的底部设置有自动泄压阀；空气阀门、防爆排风扇、自动泄压阀分别与所述防爆控制器电性连接。

10、优选地，还包括悬挂单元；所述悬挂单元包括悬吊轨道、滑块、防爆电机、螺纹传动杆、吊绳、连接横梁、多个伸缩杆；滑块配置有多个，可滑动的设置在悬吊轨道上；防爆电机固定在悬吊轨道的一侧；螺纹传动杆可转动的设置在悬吊轨道上；螺纹传动杆与悬吊轨道螺纹传动连接且螺纹传动杆的一端与防爆电机的输出轴传动连接；多个伸缩杆分别固定在所述加热舱和所述舱体的顶部；伸缩杆的顶部与滑块固定连接；吊绳的一端与滑块固定连接，另一端与所述伸缩风筒固定连接。

11、优选地，还包括悬挂单元；所述悬挂单元包括悬吊轨道、滑块、防爆电机、螺纹传动杆、吊绳；滑块配置有多个，可滑动的设置在悬吊轨道上；防爆电机固定在悬吊轨道的一侧；螺纹传动杆可转动的设置在悬吊轨道上；螺纹传动杆与悬吊轨道螺纹传动连接且螺纹传动杆的一端与防爆电机的输出轴传动连接；吊绳的一端与滑块固定连接，另一端与所述伸缩风筒固定连接；所述舱体的底部设置有多个滚轮。

12、一种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；

13、在净化消除模式下，防爆控制器接收第一co传感器传送的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，防爆风机开始运转，保持低速功率状态；当2c0≤c1≤5c0时，防爆风机保持中速功率状态；当c1＞5c0时，防爆风机保持高速功率状态，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提供的风量可通过下式进行计算：

14、

15、p＝p余+p阻

16、其中p为风机工作功率，kw；q为风机实际风量，m3/h；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；

17、同时集风加热罩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直接保持高速功率状态；当h＞h1时，防爆风机停止运转，连接舱防爆排风扇打开，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；

18、集风加热罩内的加热单元及吸附过滤网板、催化氧化网板内的加热片保持加热，舱体上、下部设置的空气阀门保持关闭状态；此时含co风流经过集风加热罩初步加热而温度升高、相对湿度降低，再由吸附过滤网板内的吸附剂颗粒进一步吸附处理，最后经催化氧化网板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；

19、在热再生模式下，关闭防爆风机(8)，舱体上、下部设置的空气阀门先保持关闭状态，然后集风加热罩内的加热单元及吸附过滤网板、催化氧化网板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加热作用后，暖风吹扫吸附过滤网板以及催化氧化网板，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、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上、下部设置的空气阀门以及防爆排风扇，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。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

21、1、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。

22、2、在本发明中，充分利用吸附剂颗粒和催化剂颗粒的热脱附特性，通过满足井下加热要求的加热片对吸附剂颗粒及催化剂颗粒进行原位自加热，达到水脱附的效果，进而使得吸附剂和催化剂重新恢复活性，达到重复利用的效果。

23、3、在本发明中，利用防爆控制器连接co传感器、温度传感器、空气阀门，实现了对巷道中co浓度的监控、消除系统内温度的控制以及空腔废气的排放，保证消除系统的消除效果以及安全性。