双层热风分配管的制作方法

双层热风分配管，属于超低浓度甲烷热逆流氧化和低密度能量回收技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，既是气体能源，又是温室气体。除了部分抽采外，大部分瓦斯通过煤矿通风系统直接排入大气中，造成了能源浪费和大气环境污染问题。煤矿乏风热逆流氧化装置（thermalflow-reversalreactor，简称tfrr）可以将乏风中的甲烷氧化成二氧化碳和水，实现低品质能源利用与温室气体减排。

煤矿乏风瓦斯氧化装置在正常运行之前，需要用一定的能量将氧化床中心部分加热到900~1000℃左右，并形成一定的温度分布，该温度分布情况将直接影响氧化床能否正常运行，因此，加热启动技术是实现乏风氧化的关键技术。

目前，煤矿乏风瓦斯氧化装置的加热启动方式有两种：一种是电加热式，一种是热风加热式。

电加热式是直接将加热元件（电热提合金电热丝）埋在氧化床中部高温区的蓄热陶瓷内，启动时通电加热，达到甲烷氧化反应温度后停止加热，靠甲烷氧化反应放出的热量进行自维持反应。这种加热启动技术具有结构简单、控制容易等优点，但亦存在诸多缺点：如电加热器停止加热后长期处于氧化氛围的高温区中容易氧化变脆，甚至断裂，失去再次启动的功能。另外，电加热启动用电负荷大，直接埋在氧化床中维修更换难度大，电热丝的工作温度高，需采用熔点很高的电热体合金，价格昂贵，成本高。

热风加热式是采用燃烧器外部加热，高温烟气与风机输送的空气在热风温度调解室内混合，混合后的热气体进入热风分配总管，然后再进入各个热风分配支管，最后通过热风分配支管壁上的小孔进入陶瓷蓄热体，对陶瓷蓄热体进行加热。该技术已申请专利“矿井乏风瓦斯氧化装置的加热启动系统”，申请号为200810159296.6。另外相关的专利还有一种热风管干燥装置，申请号为98243128.7，其优点是可靠性高、造价低、易维修、燃料灵活、用点负荷小等。但存在的问题是：（1）氧化床同一横截面上温度分布不均匀，中央温度高、两侧温度低，前侧温度高，后侧温度低，对氧化床整个温度场的建立和装置的氧化率都会产生较大影响；对干燥装置的干燥空间而言，同样也存在温度分布不均匀的问题，横截面上前高后低，纵截面上高下底，影响整体干燥效果，且加热干燥空间越大，干燥效果越差。（2）对于较大的加热空间，由于热分管路较长，整体热变形较明显。

其原因在于，在热风分配的过程中，伴随管壁的向外散热，无论是沿着总管还是沿着支管，热风温度均是从前往后逐渐降低的，前后热风品质差异是造成沿流动方向截面温度不均匀的关键因素，且通过简单结构调整效果不明显，解决不了本质问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种避免热风在输送过程中沿输送方向温度逐渐降低的双层热风分配管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该双层热风分配管，其特征在于：包括主管以及设置在主管两侧的多根支管，主管设有首尾依次连接的多段，每根支管也设有首尾依次连接的多段，主管的出气端设置有主管端管，主管端管为一端封闭的圆管，主管端管的敞口端与主管的出气端密封连接；

每段主管均包括由内至外依次设置的输送主管和分配主管，支管的进气端与输送主管和分配主管之间的主管分配腔连通，输送主管的出气端同时与下一段主管的主管分配腔和输送主管连通；

每段支管均包括由内至外依次设置的输送支管和分配支管，输送支管的出气端同时与下一段支管的输送支管和外支管连通，输送支管和外支管的进气端同时与主管连通，分配支管外壁设置有支管出气孔。

优选的，所述的输送主管的出气端设置有沿气流方向直径逐渐增大的锥形的输送主管对接罩，输送主管对接罩同时与下一段主管的输送主管和主管分配腔连通。

优选的，所述的输送主管的出气端与下一段主管的输送主管的进气端间隔设置。

优选的，每相邻的两段所述的主管之间均设置有主管对接筒，主管对接筒的两端分别套设在对应侧的主管外。

优选的，沿气流方向每段所述的主管的输送主管和分配主管的管径比依次为，其中，n为主管的总段数。

优选的，每段所述主管的输送主管和分配主管之间均设置有输送主管加强筋，输送主管加强筋的两侧分别与输送主管和分配主管相连。

优选的，所述的主管端管的轴向长度与每段主管的轴向长度相等，主管端管的两侧也设置有与主管端管连通的支管。

优选的，每根所述的支管的出气端均设置有支管端管，支管端管为一端封闭的圆筒，支管端管的敞口端与对应的支管的出气端密封连接。

优选的，所述的支管端管的两侧均设置有端管出气孔。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、本双层热风分配管的主管通过输送主管将热风向下一级主管输送，输送主管中热风温度较高，主管分配腔内的气流对输送主管气流起到了保温、隔热作用，且输送主管中热风只用于输送，不用于分流，从而保证了下一段主管分配时的热风温度，缩小了主管两端的热风温差，有效改善了各部分热风品质的差异，解决了热风温度由前至后逐渐降低的问题，支管通过支管出气孔将热风均匀散失在同一水平面上，分配支管与输送支管之间的腔体内的热风能够大大减缓输送支管内热风温度散失，进而从根本上解决了温度分布不均匀的问题，使得氧化床在同一横截面上温度分布更加均匀，主管端管能够避免热风直接由主管出气端排出，影响靠近主管出气端的支管内的热风的压力，保证每根支管内的热风压力相等，热风分配均匀。

2、输送主管对接罩方便将下一段支管的输送主管和外主管同时连通，保证热风同时进入到下一段主管的输送主管以及输送主管和外主管之间的腔体内。

3、输送主管出气端与下一段主管的输送主管的进气端间隔设置，保证输送主管同时与下一段主管的输送主管和主管分配腔连通，保证热风分流至下一段主管的输送主管和主管分配腔内。

4、通过套设在主管外的主管对接筒对相邻的两段主管进行对接，避免了对主管内的热风流动和分配造成妨碍。

5、通过各段主管的输送主管和分配主管的管径比的设置，保证了各级分流的均匀性。

6、主管加强筋既能够对输送主管和分配主管进行加强，又使输送主管与分配主管相连且间隔设置。

7、主管端管的侧部也设置有支管，从而充分利用主管，避免主管端管侧部的氧化床温度过低。

8、支管端管能够避免热风直接由支管出气端排出，使得靠近支管出气端的支管出气孔排出的热风较少，从而保证每个支管出气孔排出的热风流量均匀且稳定，整个热风分配管热风分配均匀。

附图说明

图1为双层热风分配管的主视剖视示意图。

图2为图1中a处的局部放大图。

图3为图1中b处的局部放大图。

图4为主管的主视剖视示意图。

图5为图4中c-c方向的剖视示意图。

图6为实施例2中主管的主视剖视示意图。

图7为图6中d处的局部放大图。

图8为实施例3中双层热风分配管的主视示意图。

图9为实施例3中主管的主视剖视示意图。

图10为图9中e-e方向的剖视示意图。

图11为主管的对接示意图。

图12为端部主管的主视剖视示意图。

图中：1、主管2、主管端管201、端管分配孔3、支管4、支管端管5、分配主管501、主管分配孔6、输送主管601、输送主管对接罩7、主管输送腔8、主管分配腔9、分配支管901、支管出气孔10、输送支管1001、输送支管对接罩11、支管分配腔12、支管输送腔13、主管对接筒14、支管对接筒15、输送主管加强筋16、预分配主管1601、预分配主管对接罩17、主管连通腔18、主管预分配腔19、预分配主管加强筋。

具体实施方式

图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~12对本发明做进一步说明。

双层热风分配管，包括主管1以及设置在主管1两侧的多根支管3，主管1设有首尾依次连接的多段，每根支管3也设有首尾依次连接的多段，主管1的出气端设置有主管端管2，主管端管2为一端封闭的圆管，主管端管2的敞口端与主管1的出气端密封连接；每段主管1均包括由内至外依次设置的输送主管6和分配主管5，支管3的进气端与输送主管6和分配主管5之间的主管分配腔8连通，输送主管6的出气端同时与下一段主管1的主管分配腔8和输送主管6连通；每段支管3均包括由内至外依次设置的输送支管10和分配支管9，输送支管10的出气端同时与下一段支管3的输送支管10和外支管连通，输送支管10和外支管的进气端同时与主管1连通，分配支管9外壁设置有支管出气孔901。本双层热风分配管的主管1通过输送主管6将热风向下一级主管1输送，输送主管6中热风温度较高，主管分配腔8内的气流对输送主管气流起到了保温、隔热作用，且输送主管6中热风只用于输送，不用于分流，从而保证了下一段主管1分配时的热风温度，缩小了主管1两端的热风温差，有效改善了各部分热风品质的差异，解决了热风温度由前至后逐渐降低的问题，支管3通过支管出气孔901将热风均匀散失在同一水平面上，分配支管9与输送支管10之间的腔体内的热风能够大大减缓输送支管3内热风热量散失，进而从根本上解决了温度分布不均匀的问题，使得氧化床在同一横截面上温度分布更加均匀，主管端管2能够避免热风直接由主管1出气端排出，影响靠近主管1出气端的支管3内的热风的压力，保证每根支管3内的热风压力相等，流量分配均匀。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，然而熟悉本领域的人们应当了解，在这里结合附图给出的详细说明是为了更好的解释，本发明的结构必然超出了有限的这些实施例，而对于一些等同替换方案或常见手段，本文不再做详细叙述，但仍属于本申请的保护范围。

实施例1

如图1~5所示：在本实施例中，主管1沿轴向设置有首尾依次连接的三段，且每段主管1的左端为进气端，右端为出气端，在主管1的右端设置有主管端管2，每段主管1的上下两侧均间隔均布有三根支管3，支管3沿主管1的半径方向设置，主管端管2的右端封闭，且主管端管2的上下两侧也对称设置有三根支管3。每根支管3靠近主管1或靠近主管端管2的一端为进气端，每根支管3远离主管1或远离主管端管2的一端为出气端，每根支管3沿轴向设有首尾连接的两段，每根支管3的出气端均设置有支管端管4，支管端管4的出气端封闭。主管1和支管3的段数可以根据需要进行调整。

每段主管1均包括同轴设置的分配主管5和输送主管6，输送主管6的直径小于分配主管5的直径，从而在分配主管5和输送主管6之间形成主管分配腔8，输送主管6的内腔为主管输送腔7。沿气流方向第m段主管1的主管分配腔8的横截面积占本段主管1横截面积的1/(n-m+1)，其中，n为主管（1）的总段数，主管端管2不需要分流，因此主管分配腔8的截面积即为主管端管2的截面积。因此，沿气流方向每段主管1的输送管6和分配主管5的直径之比分别为。

输送主管6的出气端设置有沿气流方向直径逐渐增大的锥形的输送主管对接罩601，输送主管对接罩601的输出端设置在对应的分配主管5的出气端内并与分配主管5的内壁密封连接。输送主管6和分配主管5之间设置有输送主管加强筋15，输送主管加强筋15有对称设置在两侧的两根，两根输送主管加强筋15沿输送主管6的轴向设置，输送主管加强筋15的内侧与输送主管6的外壁固定连接，输送主管加强筋15的外侧与分配主管5的内壁固定连接，输送主管加强筋15既能够对输送主管6和分配主管5进行增强，又能够对输送主管6和分配主管5连接并使其间隔设置。输送主管对接罩601与对应的输送主管6一体设置。

分配主管5的出气端设置有直径大于分配主管5直径的主管对接筒13，主管对接筒13的内径等于或稍大于下一段主管1的分配主管5的外径，对接时，下一段主管1的分配主管5的进气端伸入主管对接筒13内，同时使本段分配主管5的出气端与下一段主管1的分配主管5的进气端间隔设置，预留间隙吸收热胀冷缩引起的管路变形。主管对接筒13与对应的分配主管5一体设置。

每段分配主管5的上侧和下侧均间隔设置有三个径向的主管分配孔501，支管3的进气端伸入主管分配孔501内并与主管分配孔501密封连接，使每段主管1的两侧分别设置有三根支管3，且主管1每段主管分配腔8的截面积和与本段主管1相连的所有支管3的截面积之和相等。主管分配孔501的轴线所在的平面与输送主管加强筋15所在的平面垂直，从而避免主管分配孔501与输送主管加强筋15相互干扰。

主管1的右端，即主管1的出气端设置有主管端管2，主管端管2为右端封闭的圆筒，主管端管2的左端伸至主管1最右端的主管对接筒13内，从而完成了主管端管2的连接安装。主管端管2的上侧和下侧均间隔均布有轴向的三个端管分配孔201，主管端管2的上侧和下侧也分别设置有三根与端管分配孔201相连通的支管3。

每段支管3均包括同轴设置的分配支管9和输送支管10，输送支管10的直径小于分配支管9的直径，从而在分配支管9和输送支管10之间形成支管分配腔11，输送支管10的内腔为支管输送腔12。沿气流方向第a段支管3的支管分配腔11的横截面积占本段支管3横截面积的1/(b-a+1)，其中，b为支管3的总段数，支管端管4不需要分流，因此支管分配腔11的截面积即为支管端管4的截面积。因此，沿气流方向每段支管3的输送支管10和分配支管9的直径之比分别为。

输送支管10的出气端设置有沿气流方向直径逐渐增大的锥形的输送支管对接罩1001，输送支管对接罩1001的输出端设置在对应的分配支管9的出气端内并与分配支管9的内壁密封连接。输送支管10和分配支管9之间设置有输送支管加强筋，输送支管加强筋有对称设置在两侧的两根，两根输送支管加强筋沿输送支管10的轴向设置，输送支管加强筋的内侧与输送支管10的外壁固定连接，输送支管加强筋的外侧与分配支管9的内壁固定连接，输送支管加强筋既能够对输送支管10和分配支管9进行增强，又能够对输送支管10和分配支管9连接并使其间隔设置。输送支管对接罩1001与对应的输送支管10一体设置。

分配支管9的出气端设置有直径大于分配支管9直径的支管对接筒14，支管对接筒14的内径等于或稍大于下一段支管3的分配支管9的外径，对接时，下一段支管3的分配支管9的进气端伸入支管对接筒14内，同时使本段分配支管9的出气端与下一段支管3的分配支管9的进气端间隔设置，预留间隙吸收热胀冷缩引起的管路变形。支管对接筒14与对应的分配支管9一体设置。

每段分配支管9的左侧和右侧均间隔设置有三个径向的支管出气孔901，使热风均匀流出，且支管3每段支管分配腔11的截面积和与本段支管3相连的所有支管出气孔901的截面积之和相等。支管出气孔901的轴线所在的平面与输送支管加强筋所在的平面垂直，从而避免支管出气孔901与输送支管加强筋相互干扰。

支管3的出气端设置有支管端管4，支管端管4为远离支管3的一端封闭的圆筒，支管端管4的靠近支管3的一端伸至相邻的一段支管3的支管对接筒14内，从而完成了支管端管4的连接安装。每根支管端管4的左侧和右侧分别间隔均布有三个轴向的端管出气孔，从而使热风均匀流出。

实施例2

如图6~7所示：实施例2与实施例1的区别在于：输送主管6的输送主管对接罩601与对应的本段分配主管5的内壁间隔设置，即主管分配腔8的两端均敞口设置。输送支管10的输送支管对接罩1001与对应的分配支管9的内壁间隔设置，即支管分配腔11的两端均敞口设置。保证热风流动更加稳定。

实施例3

如图8~12所示：实施例3与实施例1的区别在于：每段主管1的分配主管5和输送主管6之间均设置有预分配主管16，预分配主管16与对应的分配主管5和输送主管6均间隔设置，从而在预分配主管16和分配主管5之间形成主管分配腔8，在输送主管6和预分配主管16之间形成主管预分配腔18。输送主管6的进气端设置在预分配主管16的进气端之内，从而在预分配主管16进气端形成用于将预分配主管16进气端和输送主管6进气端相连通的主管连通腔17。

输送主管6和预分配主管16之间的两侧对称设置有轴向的输送主管加强筋15，输送主管加强筋15的内侧与输送主管6的外壁固定连接，输送主管加强筋15的外侧与预分配主管16的内壁相连，既能够增加输送主管6和预分配主管16的强度，又能够使输送主管6安装在预分配主管16内且间隔设置。预分配主管16和分配主管5之间设置有轴向的预分配主管加强筋19，预分配主管加强筋19所在的平面与输送主管加强筋15所在的平面垂直，且主管分配孔501所在的平面与预分配主管加强筋19所在的平面垂直，避免主管分配孔501和预分配主管加强筋19相互干扰。

预分配主管16的出气端设置有沿气流方向直径逐渐增大的锥形的预分配主管对接罩1601，预分配主管对接罩1601与对应的分配主管5的内壁间隔设置，且预分配主管对接罩1601的出气端与下一段主管1的分配主管5的进气端对接，使本段主管1的主管预分配腔18内的热风进入到下一段主管1的主管分配腔8内。输送主管6的输送主管对接罩601的出气端与下一段主管1的预分配主管16的进气端相连，使本段主管1的输送主管6输送的热风进入到下一段主管1的主管连通腔17内，并经主管连通腔17进入下一段主管1的主管预分配腔18和主管输送腔7内。输送主管6的直径大于下一段主管1的输送主管6的直径。预分配主管对接罩1601与对应的预分配主管16一体设置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。