CN102322287A - 抽采瓦斯稀释混合除雾器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抽采瓦斯稀释混合除雾器，包括壳体、入口管和扩张管，入口管为90°弯管，入口端设在壳体外，靠近入口的直管段垂直穿入壳体内，靠近出口的直管段设置在壳体内，与扩张管相连朝向壳体出口端，其特征在于：增设内螺旋叶片、挡流环、加强筋、导流槽、导流管、水封槽和导流锥，导流锥位于扩张管内、尖头背向扩张管出口，扩张管、壳体与导流锥之间经过强筋连接，直管段、扩张管和导流锥的轴线位于壳体轴心，内螺旋叶片固定在入口管出口端的直管段内，入口管下管壁设导流槽，导流槽末端设导流管，从壳体穿出插入水封槽内，挡流环固定在入口管的内壁且位于扩张管的一侧。本发明具有除湿导流，安全保护，输送能耗低等优点。

Description

抽采瓦斯稀释混合除雾器
技术领域
本发明涉及煤矿乏风瓦斯氧化装置的供气设备，特别涉及一种煤矿乏风瓦斯氧化装置的抽采瓦斯与乏风瓦斯或空气的稀释混合除雾器，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
全球范围内采煤每年释放的甲烷量约49Mt，约占全球范围内甲烷排放总量的9％左右。甲烷在大气中的浓度是各温室气体中增长最快的一个，因其强烈的温室效应，甲烷的排放必须受到有效的控制。我国每年抽采瓦斯约为50多亿立方米。其中利用的抽采瓦斯仅占1/4～1/3，其余都处于排空状态。特别是浓度低于8％的低浓度抽采瓦斯无法进行民用或发电利用，只有排空。这些被排入到大气中的甲烷不仅造成严重的大气污染，而且极大地浪费了能源。
煤矿乏风热逆流氧化装置是对超低浓度甲烷进行利用的先进技术，可以将抽采瓦斯与空气或者煤矿乏风瓦斯混合稀释后送入氧化装置内进行氧化利用。为了保证煤矿乏风瓦斯氧化装置安全运行，要求进入氧化装置氧化床的瓦斯气体浓度要远远低于瓦斯的爆炸极限，一般来说要小于1.5％，不能出现局部过浓现象。煤矿抽采瓦斯稀释混合除雾器是该氧化装置中保证抽采瓦斯与空气或者煤矿乏风瓦斯混合均匀性的关键部件，可以配制出甲烷浓度为0.3％～1.2％的均匀混合气。瓦斯在输送过程中为了防止摩擦起火爆炸，常用细水雾喷洒降温，并采用湿式阻火器保证氧化装置的安全，因此瓦斯到达装置入口时湿度很大，影响到下一步在装置内的氧化利用，稀释混合除雾器可以对抽采瓦斯进行气水分离，除湿导流，保证瓦斯进入氧化装置后的干燥。稀释混合除雾器性能的好坏在很大程度上影响甲烷的转化率、装置的稳定性、经济性和安全性。
在专利“氧化装置瓦斯气掺混进气系统”(CN200920025062.2)中，瓦斯混合器的主管和副管设计比较复杂，而且高浓度的瓦斯气体360°范围内从很细的副管进入瓦斯进气主管，增加了高浓度瓦斯与壁面摩擦发生爆炸的危险。在专利“煤矿抽采瓦斯与乏风瓦斯的混合器”(CN201010274136.3)中，混合器的结构复杂而且其均布小孔的瓦斯引射管的圆锥尾管会带来很大的流动阻力，增加输运瓦斯的能耗。并且以上专利都没有对抽采瓦斯进行除湿导流的功能，目前还未见有结构和性能都比较完善的瓦斯稀释混合除雾器。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷，弥补现有煤矿乏风瓦斯氧化装置供气技术的不足，提供一种将抽采瓦斯、乏风瓦斯或空气均匀混合，降低到安全的浓度，并且进行汽水分离和除湿导流的抽采瓦斯稀释混合除雾器。其技术方案为：
一种抽采瓦斯稀释混合除雾器，包括管状的壳体和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管和安装在入口管出口端的扩张管，其中入口管为90°弯管、入口端设置在壳体外，入口管靠近入口端的直管段垂直穿入壳体内、靠近出口端的直管段水平设置在壳体内，与扩张管相连并且朝向壳体的出口端，其特征在于：增设内螺旋叶片、挡流环、加强筋、导流槽、导流管、水封槽和导流锥，导流锥为锥体结构，位于扩张管内、尖头背向扩张管的出口端，扩张管、壳体与导流锥之间经过加强筋固定连接，入口管靠近出口端的直管段、扩张管和导流锥的轴线位于壳体的轴心，内螺旋叶片固定在入口管的出口端的直管段内，入口管的水平直线段的底部设有向下倾斜的导流槽，导流槽的末端止于入口管出口端的前端，导流槽的末端设有导流管，导流管从壳体穿出并插入水封槽内，挡流环环绕入口管固定在入口管的内壁上，且位于导流管靠近扩张管的一侧。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，壳体和入口管的管径不变，扩张管采用内径渐大的变径管、扩张角度在30°到90°之间，扩张管的出口截面积在壳体截面积的50％-80％之间。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，入口管的弯头至扩张管出口端之间的轴向距离不小于入口管管径的6倍。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，扩张管的出口端与壳体出口端之间的轴向距离不低于壳体管径的2倍。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，内螺旋叶片的周边焊接固定在入口管靠近出口端的直管段内管壁上、内径为零、外径与入口管的内径相同，内螺旋叶片的旋转圈数大于1圈。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，导流槽长度大于内螺旋叶片长度的1.5倍，导流槽有向下5°到30°的倾斜角度。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，挡流环的周边焊接固定在入口管靠近出口端的直管段内管壁上、高度是入口管管径的1/10到1/5。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，导流管插入水封槽内的深度超过0.5米。
所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，壳体与上游和下游管道焊接，入口气体为空气或乏风瓦斯，入口管入口与上游管道焊接，入口气体为抽采瓦斯。
本发明与现有技术相比，其优点是：
1.内螺旋叶片使扩张管出口内侧的高浓度瓦斯气体有切向旋流速度，切向旋转产生的离心力有助于将中心区的高浓度瓦斯向周边输运，使内侧的抽采瓦斯和外侧的空气或煤矿乏风气体在很短的时间和距离内达到混合均匀。
2.内螺旋叶片使入口管内的湿度很大的抽采瓦斯气体产生切向旋流速度，离心力将瓦斯气体中的液滴甩至入口管内壁，并在重力作用下沿管壁向下汇流至导流槽内，从而实现气水分离，保证高浓度瓦斯气体的干燥性，导流槽的长度越长则越有利于管壁水滴的充分收集，导流槽下游的挡流环可以阻挡壁面水滴向下游迁移。
3.本混合除雾器可安装于引风机的入口管路，利用管路负压抽吸抽采瓦斯，同时扩张管使得管内和管外的气体流速拉开差距，管外的空气或煤矿乏风气体流速比管内的抽采瓦斯流速高，对管内的抽采瓦斯具有引射作用，减少抽采瓦斯的输送功耗，降低了煤矿井下通风系统改造的成本。
4.抽采瓦斯从管路中心引入，空气或乏风瓦斯从管路外围引入，在混合均匀之前壁面附近的瓦斯浓度很低，避免了局部高浓度瓦斯气体与壁面摩擦爆炸的危险。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示实施例的A向视图。
图3是图1所示实施例的B-B剖视图。
图中：1、壳体  2、加强筋  3、导流锥  4、扩张管  5、导流管  6、内螺旋叶片7、导流槽  8、入口管  9、挡流环  10、水封槽
具体实施方式
在图1-3所示的实施例中：包括管状的壳体1、瓦斯引射管、内螺旋叶片6、挡流环9、加强筋2、导流槽7、导流管5、水封槽10和导流锥3，瓦斯引射管包括入口管8和安装在入口管8出口端的扩张管4，其中入口管8为90°弯管、入口端设置在壳体1外，入口管8靠近入口端的直管段垂直穿入壳体1内、靠近出口端的直管段水平设置在壳体1内，与扩张管4相连并且朝向壳体1的出口端；导流锥3为锥体结构，位于扩张管4内、尖头背向扩张管4的出口端，扩张管4、壳体1与导流锥3之间经过加强筋2固定连接，入口管8靠近出口端的直管段、扩张管4和导流锥3的轴线位于壳体1的轴心，内螺旋叶片6固定在入口管8的出口端的直管段内，入口管8的水平直线段的底部设有向下倾斜的导流槽7，导流槽7的末端止于入口管8出口端的前端，导流槽7的末端设有导流管5，导流管5从壳体1穿出并插入水封槽10内，挡流环9环绕入口管8固定在入口管8的内壁上，且位于导流管5靠近扩张管4的一侧。
壳体1和入口管8的管径不变，扩张管4采用内径渐大的变径管、扩张角度为60°，扩张管4的出口截面积是壳体1截面积的65％；入口管8的弯头至扩张管4出口端之间的轴向距离是入口管8管径的8倍；扩张管4的出口端与壳体1出口端之间的轴向距离是壳体1管径的3倍；导流槽7有15°的倾斜角度、长度是内螺旋叶片6长度的2倍；流环9的周边焊接固定在入口管8靠近出口端的直管段内管壁上、高度是入口管8管径的1/8；内螺旋叶片6的周边焊接固定在入口管8靠近出口端的直管段内管壁上、内径为零、外径与入口管8的内径相同，内螺旋叶片6的旋转圈数为2圈；导流管5插入水封槽10内的深度为0.8米。
壳体1与上游和下游管道焊接，入口气体为乏风瓦斯，入口管8入口与上游管道焊接，入口气体为抽采瓦斯。

Claims (9)

1.一种抽采瓦斯稀释混合除雾器，包括管状的壳体(1)和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管(8)和安装在入口管(8)出口端的扩张管(4)，其中入口管(8)为90°弯管、入口端设置在壳体(1)外，入口管(8)靠近入口端的直管段垂直穿入壳体(1)内、靠近出口端的直管段水平设置在壳体(1)内，与扩张管(4)相连并且朝向壳体(1)的出口端，其特征在于：增设内螺旋叶片(6)、挡流环(9)、加强筋(2)、导流槽(7)、导流管(5)、水封槽(10)和导流锥(3)，导流锥(3)为锥体结构，位于扩张管(4)内、尖头背向扩张管(4)的出口端，扩张管(4)、壳体(1)与导流锥(3)之间经过加强筋(2)固定连接，入口管(8)靠近出口端的直管段、扩张管(4)和导流锥(3)的轴线位于壳体(1)的轴心，内螺旋叶片(6)固定在入口管(8)的出口端的直管段内，入口管(8)的水平直线段的底部设有向下倾斜的导流槽(7)，导流槽(7)的末端止于入口管(8)出口端的前端，导流槽(7)的末端设有导流管(5)，导流管(5)从壳体(1)穿出并插入水封槽(10)内，挡流环(9)环绕入口管(8)固定在入口管(8)的内壁上，且位于导流管(5)靠近扩张管(4)的一侧。
2.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：壳体(1)和入口管(8)的管径不变，扩张管(4)采用内径渐大的变径管、扩张角度在30°到90°之间，扩张管(4)的出口截面积在壳体(1)截面积的50％-80％之间。
3.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：入口管(8)的弯头至扩张管(4)出口端之间的轴向距离不小于入口管(8)管径的6倍。
4.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：扩张管(4)的出口端与壳体(1)出口端之间的轴向距离不低于壳体(1)管径的2倍。
5.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：内螺旋叶片(6)的周边焊接固定在入口管(8)靠近出口端的直管段内管壁上、内径为零、外径与入口管(8)的内径相同，内螺旋叶片(6)的旋转圈数大于1圈。
6.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：导流槽(7)长度大于内螺旋叶片(6)长度的1.5倍，导流槽(7)有向下5°到30°的倾斜角度。
7.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：挡流环(9)的周边焊接固定在入口管(8)靠近出口端的直管段内管壁上、高度是入口管(8)管径的1/10到1/5。
8.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：导流管(5)插入水封槽(10)内的深度超过0.5米。
9.如权利要求1所述的抽采瓦斯稀释混合除雾器，其特征在于：壳体(1)与上游和下游管道焊接，入口气体为空气或乏风瓦斯，入口管(8)入口与上游管道焊接，入口气体为抽采瓦斯。
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