CN101955403A - 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备 - Google Patents

一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备 Download PDF

Info

Publication number
CN101955403A
CN101955403A CN2010101698351A CN201010169835A CN101955403A CN 101955403 A CN101955403 A CN 101955403A CN 2010101698351 A CN2010101698351 A CN 2010101698351A CN 201010169835 A CN201010169835 A CN 201010169835A CN 101955403 A CN101955403 A CN 101955403A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
return air
methane
mine return
mine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010101698351A
Other languages
English (en)
Inventor
邹德蕴
程卫民
刘进晓
刘义磊
刘志刚
贾玉伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANDONG PROVINCIAL KEDA MINE MONITORING EQUIPMENT CO Ltd
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
SHANDONG PROVINCIAL KEDA MINE MONITORING EQUIPMENT CO Ltd
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANDONG PROVINCIAL KEDA MINE MONITORING EQUIPMENT CO Ltd, Shandong University of Science and Technology filed Critical SHANDONG PROVINCIAL KEDA MINE MONITORING EQUIPMENT CO Ltd
Priority to CN2010101698351A priority Critical patent/CN101955403A/zh
Publication of CN101955403A publication Critical patent/CN101955403A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

一种分离富集回收矿井回风系统排出瓦斯的回收技术和装置。在煤炭行业节能减排循环经济思想指导下，针对我国目前矿井回风瓦斯排放造成的资源浪费和严重环境问题，研究设计了本发明，其目的是为了回收矿井回风系统排出的瓦斯气体。通过利用瓦斯分子固有物理性状及气体异重流或分层流理论，研究提出一种从矿井回风流中分离富集瓦斯的原理与技术方法，具有技术方法简单、造价低廉、安装方便、性能可靠的特点；利用计算机集成电路及智能化程序构成的监测与控制系统，能自动控制风机的运行状态，实现对富集瓦斯气体的自动化回收模式。

Description

一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备
所属技术领域：
本发明属于煤炭行业节能减排循环经济思想指导下提出的一种分离并富集回收矿井回风流中瓦斯(主指CH4)的技术与回收装置，旨在用于煤矿生产过程矿井总回风流中含有瓦斯的混合气体进行提取回收应用。
背景技术：
根据相关资料分析研究显示，近几年我国石油对外依存度超过30％，能源形势十分紧张，迫切需要加强包括矿井瓦斯(煤层气)在内的各种油气资源的开发利用，其中煤层气的研究利用已经列入国家“十一五”能源发展规划。通过大量调研发现，通过矿井回风排入大气中的瓦斯浓度虽然不高，但是排出总量和排出率都是相当惊人的(见表1)。
表1矿井回风瓦斯调查表
Figure GSA00000098032300011
一个年产600万t煤的低瓦斯矿井，即使回风瓦斯浓度很低，但每年排放的瓦斯总量就达500多万m3；年产仅50万t煤左右的矿井每年经回风排出的瓦斯总量达100～150万m3，高瓦斯矿井情况更为严重。全国范围看，实际生产过程中，存在不少矿井回风瓦斯浓度长期超过1％，有的甚至超过1.5％(如2009年发生瓦斯爆炸事故的山西屯兰煤矿)，其总量是相当可观的。这些资源既没得到充分利用，又造成巨大的污染，相关资料显示：一个摩尔量(mol)的瓦斯的排放带来的温室效应是等量CO2的20多倍，且严重消耗大气平流层的臭氧，随着全人类社会的全面进步与发展，煤炭瓦斯在全球范围内已经成为不可忽视的大气温室气体和污染源。如果能有一种便于实施操作的技术方法针对矿井回风流瓦斯加以回收利用，其应用价值和理论意义都将是非常的重大！
多年来煤炭开采偏重于对高含量瓦斯煤层气进行抽放利用，或相当量的直接排入大气，低浓度瓦斯矿井则完全排放入大气中，造成总量惊人的回风瓦斯任意排放。近几年国家提出加强煤层气的开发利用，对高浓度的瓦斯煤层实施强力抽采，但对于回风瓦斯的研究利用则仍然较少，目前仅有的研究成果可分为燃烧利用、氧化发热和吸附回收三个方面，但由于受采用的技术路线方法的工程造价高、经济效益低，实现起来困难等关键技术的影响，目前尚未或不完全工程化。因此，亟需一种针对矿井回风排出瓦斯进行分离富集与回收的实用技术与装置。
发明内容：
本发明的目的是为矿井通风系统排放的含瓦斯气体提供一种分离富集回收瓦斯的技术与装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案及思想是：本装置装配在已有通风机排风口(亦称扩散器)处，与原有风机排风口连接，装置主要由4大部分组成：①回风稳流段。在回风稳流段自A-A截面向上的一定高度的壳体壁上四周开有若干通气孔与大气贯通。根据流体力学伯努利方程及能量转换定律和对流体异重流理论的分析与应用研究，以及实验研究证明，能够根据在风机排风口(扩散器)处A-A截面上，风机给予回风风流的流场动压能几乎完全转化为静压能，使得扩散器出口处排出的含瓦斯气体与同标高处的大气压力值相等，经回风稳流段稳流作用后排出的含瓦斯气体呈稳定静态。②瓦斯分离富集段，该段为一个外观为四棱(或圆)锥体的筒状硬壳体装置，此装置制作材料广泛，只要制成后具有一定的机械性能及强度。含瓦斯风流经过该段后，瓦斯分子由于其自身固有的物理属性(CH4的密度为0.716kg/m3，相对空气的比重为0.554)，会表现出强力的上升羽浮性而向上飘逸积聚，形成上层为瓦斯富集层、下层为一般空气层的异重分层流，达到分离富集瓦斯层的目的。③瓦斯提取回收段，由回收管道和动力装置(矿用防爆风机)组成。该段与瓦斯分离富集段和智能控制系统连接，利用电子电路实现对风机的开闭状态，此过程可由智能控制系统自动完成，只需技术人员定期抽样检验回收效果，从而实现了该装置的自动化工作。④智能控制装置。该装置的核心是单片机与智能软件及瓦斯探头组成的自动控制系统，通过设定瓦斯探头的浓度阀值，当瓦斯探头测得瓦斯富集浓度达到设定值(如2％或5％等值)时，风机运行，回收管道开始对瓦斯气体进行回收，送达应用工作区(泛指氧化发热、燃烧、化工等应用)，当瓦斯浓度不足时则通过自动控制装置关闭动力风机。
本发明的有益效果是：该装置可以经济方便的实现工程化，技术方法操作性强，能有效地对矿井回风系统排放出的瓦斯进行回收，通过基本的土建工程就可完成装备的施工，可通过简单的改扩建工程将本装备与风机房归为一体化建筑物，通过悬吊在一定高度上的瓦斯探头监测富集层瓦斯浓度与厚度，控制风机的开停状态，通过设定瓦斯浓度值，实现自动化回收瓦斯的能力。由于该装置在矿井已有风机基础上增设，具有技术方法原理简单、可操作性强、成本低廉的特点，并且正常工作后性能十分稳定可靠，达到低投高效的目的。
附图说明：
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体构造图，其中图a、b所示为设计的两种不同的回收动力提供方式，一种将风机安装成压入式引排方式，利用虹吸原理将回收的瓦斯送至应用区；另一种将风机安装成抽出式输送瓦斯的方式。风机选用高压低流量性能的较好。图中：1-回风稳流段，2-分离富集段，3-瓦斯回收段；4-控制装置，5-通气孔，6-瓦斯探头，7-风机，8-电源，9-应用区，10-通风机扩散器(已有行业技术标准规范)。
具体实施方式：
在图1所示实例中，回风稳流段1尺寸的合理设置，使得经矿井通风机排出的含瓦斯气体经通风机扩散器10后，就会产生气体动能转换为静压能的变化过程，风流趋于静态，达A-A截面上完全或趋于失去动能，此时由于回收装置上通气孔5的存在，装置内的气压与外部大气压一致。由于瓦斯气体分子自身的密度相对空气较小，具有羽浮性，将会自动上升聚集至瓦斯分离富集段2。简而言之，含瓦斯气体在经回风稳流段1的过程中开始发生瓦斯分子分离，向分离富集段2积聚，形成瓦斯层，即流体异重流分层。当瓦斯探头6监测瓦斯浓度达到设定阀值后，将自动把信息传给控制装置4，这时控制装置4自动开启风机7，瓦斯回收段3将回收的瓦斯送达应用区9完成回收过程；当瓦斯探头6监测的瓦斯浓度低于设定阀值时，则控制装置4自动停止风机运转。

Claims (4)

1.一种通过利用瓦斯分子固有物理性及气体异重流或分层流理论，研究提出一种从矿井回风流中分离富集回收瓦斯气体的原理与技术方法。
2.分离富集回收矿井回风排出瓦斯的回收装置，其特征在于：装配在已有通风机排风口(亦称扩散器)处，与原有风机排风口连接，主要由回风稳流段(1)，分离富集段(2)和瓦斯回收段(3)及智能控制装置(4)四大部分连接组成。
3.根据权利要求2所述的矿井回风排出瓦斯富集回收装置，其特征在于：所述回风稳流段(1)上，四周设有通气孔(5)，扩散器尺寸的合理设置使得在其出口处排出的气体与同标高处的大气压力值相等。所述分离富集段(2)设计成外观为倒四棱或圆锥体等筒状硬壳体装置，以便于瓦斯气体的向上飘逸积聚。
4.根据权利要求2和3所述的矿井回风排出瓦斯富集回收装置，其特征在于：通过设定回收管道内瓦斯探头的瓦斯浓度阀值，利用智能控制装置控制风机的开停运行状态，实现对瓦斯气体的自动化回收。
CN2010101698351A 2010-04-27 2010-04-27 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备 Pending CN101955403A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101698351A CN101955403A (zh) 2010-04-27 2010-04-27 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010101698351A CN101955403A (zh) 2010-04-27 2010-04-27 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101955403A true CN101955403A (zh) 2011-01-26

Family

ID=43483026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010101698351A Pending CN101955403A (zh) 2010-04-27 2010-04-27 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101955403A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102392675A (zh) * 2011-08-16 2012-03-28 中国矿业大学(北京) 煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的方法和装置
CN102606185A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 大连理工大学 主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置
CN102865096A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 上海攀极投资有限公司 乏风吸入装置
CN103016048A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 中煤科工集团重庆研究院 一种零阻力乏风瓦斯收集方法及装置
CN103670494A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司 一种煤矿乏风收集装置
CN108386231A (zh) * 2018-04-25 2018-08-10 淮南矿业(集团)有限责任公司 一种废弃矿井瓦斯收集利用装置及其使用方法
CN110344875A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 应急管理部信息研究院 关闭矿井瓦斯治理装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040103782A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-03 L'air Liquide Socie Methane recovery process
CN101333146A (zh) * 2008-07-23 2008-12-31 胡国孝 甲烷回收装置
CN101381269A (zh) * 2008-10-14 2009-03-11 李若彬 一种煤矿乏风中的甲烷回收方法
CN101648100A (zh) * 2009-09-11 2010-02-17 沈阳中煤工程技术有限公司 矿井乏风中的甲烷富集处理装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040103782A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-03 L'air Liquide Socie Methane recovery process
CN101333146A (zh) * 2008-07-23 2008-12-31 胡国孝 甲烷回收装置
CN101381269A (zh) * 2008-10-14 2009-03-11 李若彬 一种煤矿乏风中的甲烷回收方法
CN101648100A (zh) * 2009-09-11 2010-02-17 沈阳中煤工程技术有限公司 矿井乏风中的甲烷富集处理装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102865096A (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 上海攀极投资有限公司 乏风吸入装置
CN102865096B (zh) * 2011-07-04 2015-04-01 上海攀极投资有限公司 乏风吸入装置
CN102392675A (zh) * 2011-08-16 2012-03-28 中国矿业大学(北京) 煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的方法和装置
CN102392675B (zh) * 2011-08-16 2014-02-05 中国矿业大学(北京) 煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的方法和装置
CN102606185A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 大连理工大学 主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置
CN103016048A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 中煤科工集团重庆研究院 一种零阻力乏风瓦斯收集方法及装置
CN103670494A (zh) * 2013-12-06 2014-03-26 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司 一种煤矿乏风收集装置
CN103670494B (zh) * 2013-12-06 2015-11-11 平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司 一种煤矿乏风收集装置
CN108386231A (zh) * 2018-04-25 2018-08-10 淮南矿业(集团)有限责任公司 一种废弃矿井瓦斯收集利用装置及其使用方法
CN108386231B (zh) * 2018-04-25 2024-03-26 淮南矿业(集团)有限责任公司 一种废弃矿井瓦斯收集利用装置及其使用方法
CN110344875A (zh) * 2019-08-16 2019-10-18 应急管理部信息研究院 关闭矿井瓦斯治理装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101955403A (zh) 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收技术及装备
Brodny et al. Analysis of methane emission into the atmosphere as a result of mining activity
CN108999604A (zh) 用于开采天然气水合物的鱼骨型井结构及方法
CN201786381U (zh) 一种矿井回风流瓦斯分离富集回收装置
CN104390799A (zh) 一种煤矿多尘源工作面含尘风流运移仿真实验装置
CN105240041A (zh) 用于大型水电站地下洞室施工期的通风散烟系统
CN104771979A (zh) Pm2.5治理方法
CN201334869Y (zh) 井下松软突出煤层中风压空气钻进装备
CN101240716A (zh) 一种含氧瓦斯气浓度变换装置及其应用
CN204591331U (zh) 伴随高浓度硫化氢及瓦斯的矿井掘进巷道通风系统
RU2301892C1 (ru) Способ разработки газообильного пологого угольного пласта
CN102146803B (zh) 煤矿瓦斯井外收集利用系统
CN103089294B (zh) 多井管网状煤层气开采及煤地下气化装置
CN204081393U (zh) 新型地下室通风井
CN207349160U (zh) 一种气液分离呼吸回油装置
CN204202896U (zh) 煤矿多尘源工作面仿真实验台
CN205351449U (zh) 一种区域空气净化系统
CN203532185U (zh) 煤层气压缩机
CN202991106U (zh) 一种钻孔喷雾降尘装置
CN204627658U (zh) 倾斜高抽巷瓦斯抽放系统
CN204552810U (zh) 倾斜高抽巷瓦斯抽放系统
CN204646288U (zh) 一种矿用通风机
CN205443477U (zh) 一种风管用升降式集气罩
CN204656202U (zh) 一种含尘气体净化处理脉冲布袋除尘器
CN104533500A (zh) 煤矿井下自然通风系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110126