CN102357333A - 一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的药剂及设备 - Google Patents

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余玉江
韦威
刘万波
王亚楠
董颖博
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Abstract

本发明属于煤矿生产安全领域，旨在解决高硫煤矿井下硫化氢突出的问题，以确保煤矿的安全生产。本发明一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的药剂，以碳酸钠为碱性吸收剂，其特征在于：还包括氯胺-T为催化氧化剂，按照碳酸钠质量分数0.15%~0.3%，氯胺-T质量分数为0.3%~0.5%配制成溶液。本发明还公开了一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的设备，所述设备包括硫化氢传感器(1)、感应开关(2)、报警装置(3)及弥雾机(4)四部分；弥雾机药箱内储存有如权利要求1所述的药剂。该设备可将吸收剂分散成粒径极其微小的颗粒，促使药剂与硫化氢气体充分接触，提高了吸收效率。

Description

一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的药剂及设备
 
技术领域
本发明属于煤矿生产安全领域，旨在解决高硫煤矿井下硫化氢突出的问题，以确保煤矿的安全生产。
 
背景技术
煤矿开采尤其是高含硫煤矿的开采过程中，随瓦斯突出或矿井水突然涌出产生大量的硫化氢(H2S)气体，H2S是一种剧毒的可燃气体，无色，带有臭鸡蛋气味，其密度是空气的1.19倍，极易溶于水形成氢硫酸，其在水中的溶解度是CO2 的2.7倍，是CH4 的93倍多。H2S既是一种刺激性气体，也是一种腐蚀性的气体。H2S浓度在0.4mg/m3时，人能明显嗅到其臭味；70～150 mg/m3时，吸入数分钟即发生嗅觉疲劳而闻不到臭味，浓度越高嗅觉疲劳越快，越容易使人丧失警惕；超过760 mg/m3时，短时间内即可发生肺水肿、支气管炎、肺炎，可能引起生命危险；超过1000 mg/m3，可致人电击样死亡。据统计，H2S中毒的人数在我国居中毒发病人数的第4位，死亡人数居第2位。同时，H2S对金属材料的腐蚀性也会危及设备安全。
H2S是煤矿有毒有害气体之一，但H2S的存在远不如甲烷(CH4)普遍，目前大部分矿井没有出现H2S气体或H2S含量很低，不影响矿井的安全生产，因此，对H2S的防治研究深度及广度远不及对CH4的研究。原苏联马凯耶夫煤矿安全研究院于20世纪50年代初即开始对顿巴斯矿区一些煤矿中出现的H2S进行研究，在防治方面建立了一些措施。中国于1958年开始对新疆西山煤矿的H2S进行研究和治理；1966年对鹤壁矿务局四矿的H2S进行了研究和治理，都取得了较好的效果。目前国内外的主要防治措施有增加通风量和喷洒碱性溶液。
上述治理方法一般用于低浓度H2S的治理，对于解决高硫煤矿井下H2S的突出问题具有很大的应用限制，目前尚未有针对矿井下突出H2S气体治理的相关报道，因此煤矿H2S突出的快速控制是当今很多矿井所面临的难题，开发一种快速去除矿井下硫化氢气体的方法对确保煤矿的安全高效生产具有十分重大的意义。
 
发明内容
本发明的目的是要开发出一种能够快速、高效吸收硫化氢气体的方法，主要包括药剂的配方和使用该药剂的设备。
本发明的技术方案为：一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的药剂，以碳酸钠为碱性吸收剂，其特征在于：还包括氯胺-T为催化氧化剂，按照碳酸钠质量分数0.15%~0.3%，氯胺-T质量分数为0.3%~0.5%配制成溶液。
本发明一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的设备，所述设备包括硫化氢传感器(1)、感应开关(2)、报警装置(3)及弥雾机(4)四部分；
所述弥雾机具有一感应开关控制其工作；
所述硫化氢传感器控制感应开关及报警装置的动作；
所述硫化氢传感器设置矿井下硫化氢的浓度限制，当浓度超过传感器设定的限制时，传感器启动报警装置自动报警并控制感应开关使弥雾机处于工作状态；当空气中硫化氢气体含量降低到安全浓度时，硫化氢传感器控制弥雾机停止工作；
所述弥雾机药箱内储存有如权利要求1所述的药剂。
进一步的，所述弥雾机(4)设有一备用药箱。备用药箱可以在机器发生故障时及时的进行修改和替换。
进一步的，所述弥雾机(4)的喷雾量为 2.5L/min；弥雾距离为15-20m。上述优选参数是根据高硫煤矿井下硫化氢气体的浓度、面积等做出的优选，将药剂分散成粒径极其微小的颗粒，使得药剂能迅速充分的与硫化氢气体发生反应而使硫化氢气体得以快速的清除。
本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：
（1）目前矿井中采取单一的碱液喷洒措施，利用酸性气体在碱液中较高的溶解度，如反应式（1）所示，硫化氢被碳酸钠溶液吸收生成HS-。
                       式（1）
但HS-不稳定，在外界环境的影响下会重新转化成硫化氢释放到空气中，尤其是在矿井涌水的情况下吸收液被矿井水无限稀释，导致反应式（1）向逆反应方向移动，另外水流的扰动以及煤粉颗粒的剪切作用也会导致硫化氢气体的重新释放。本发明加入氯胺-T作为催化氧化剂，使HS-在进入矿井水体之前快速氧化为单质硫或者硫价态更高的化合物，一方面促使碱液对硫化氢的吸收向正反应方向进行，提高吸收效率；另一方面氧化HS-，防止硫化氢在水流稀释及扰动作用下从吸收尾液中逸出，达到了快速高效去除硫化氢的目的。
（2）本发明的设备采用自动感应喷雾，取代以往的水幕或管网喷洒设施，设备简单灵活，且通过传感器自动控制弥雾机工作，可第一时间对硫化氢突出事故采取措施。该设备可将吸收剂分散成粒径极其微小的颗粒，促使药剂与硫化氢气体充分接触，提高了吸收效率。
 
附图说明
图1为本发明实施例1中吸收液对硫化氢的吸收效果图。
图2为本发明实施例2中吸收液对硫化氢的吸收效果图。
图3为本发明实施例3中吸收液对硫化氢的吸收效果图。
图4为本发明设备的结构示意图。
 
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明。
实施例1：
1）将硫化氢传感器置于模拟巷道，设定传感器浓度上限值为800ppm，下限值为6.6ppm，配制吸收液中碳酸钠和氯胺-T质量分数分别为0.2%和0.4%。
2）硫化氢气体经由减压阀减压、流量计调节进入模拟巷道，通过控制流量和时间调节模拟舱内的硫化氢浓度，使其逐渐升高，当浓度超过报警限定值800ppm，传感器上的自动报警装置开始报警，立即关闭硫化氢气瓶停止进气，此时弥雾机自动开启进行喷雾。喷雾量1.5L/min，分别测定喷雾5s、10s、15s、20s、25s、30s后模拟舱内硫化氢浓度，结果如附图1所示。
实施例2：
1）将硫化氢传感器置于模拟巷道，设定传感器浓度上限值为800ppm，下限值为6.6ppm，配制吸收液中碳酸钠和氯胺-T质量分数分别为0.3%和0.3%。
2）硫化氢气体经由减压阀减压、流量计调节进入模拟巷道，通过控制流量和时间调节模拟舱内的硫化氢浓度，使其逐渐升高，当浓度超过报警限定值800ppm，传感器上的自动报警装置开始报警，立即关闭硫化氢气瓶停止进气，并开启弥雾机进行喷雾。喷雾量1.5L/min，分别测定喷雾5s、10s、15s、20s、25s、30s后模拟舱内硫化氢浓度，结果如附图2所示。
实施例3：
1）将硫化氢传感器置于模拟巷道，设定传感器浓度上限值为800ppm，下限值为6.6ppm，配制吸收液中碳酸钠和氯胺-T质量分数分别为0.3%和0.5%。
2）硫化氢气体经由减压阀减压、流量计调节进入模拟巷道，通过控制流量和时间调节模拟舱内的硫化氢浓度，使其逐渐升高，当浓度超过报警限定值800ppm，传感器上的自动报警装置开始报警，立即关闭硫化氢气瓶停止进气，并开启弥雾机进行喷雾。喷雾量1.5L/min，分别测定喷雾5s、10s、15s、20s、25s、30s后模拟舱内硫化氢浓度，结果如附图3所示。
实施例4：
1）将硫化氢传感器置于模拟巷道，设定传感器浓度上限值为800ppm，下限值为6.6ppm，配制硫化氢吸收液18L置于储药箱内，储药箱可一用一备。
2）硫化氢气体经由减压阀减压、流量计调节进入模拟巷道，通过控制流量和时间调节模拟舱内的硫化氢浓度，使其逐渐升高，当浓度超过报警限定值800ppm，传感器上的自动报警装置开始报警，立即关闭硫化氢气瓶停止进气，此时弥雾机自动开启进行喷雾，喷雾量为1.5L/min，当模拟巷道内硫化氢浓度降低至6.6ppm时硫化氢传感器自动停止弥雾机工作。
实施例5：
将设备置于煤矿井下，设定传感器浓度上限值为20ppm，下限值为6.6ppm，配制吸收液置于储药箱内。当井下空气中硫化氢浓度超过上阈值20ppm，装置自动报警，弥雾机开始工作，弥雾流量为1.5L/min，弥雾距离15-20m，井下工作人员可对弥雾方位进行控制，确保区域内无死角，当空气中硫化氢含量降低到安全标准浓度及以下，弥雾机自动停止工作。

Claims (4)

1.一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的药剂，以碳酸钠为碱性吸收剂，其特征在于：还包括氯胺-T为催化氧化剂，按照碳酸钠质量分数0.15%~0.3%，氯胺-T质量分数为0.3%~0.5%配制成溶液。
2.一种快速去除高硫煤矿井下硫化氢气体的设备，所述设备包括硫化氢传感器(1)、感应开关(2)、报警装置(3)及弥雾机(4)四部分；
所述弥雾机具有一感应开关控制其工作；
所述硫化氢传感器控制感应开关及报警装置的动作；
所述硫化氢传感器设置矿井下硫化氢的浓度限制，当浓度超过传感器设定的限制时，传感器启动报警装置自动报警并控制感应开关使弥雾机处于工作状态；当空气中硫化氢气体含量降低到安全浓度时，硫化氢传感器控制弥雾机停止工作；
所述弥雾机药箱内储存有如权利要求1所述的药剂。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述弥雾机(4)设有一备用药箱。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于：所述弥雾机(4)的喷雾量为 2.5L/min；弥雾距离为15-20m。
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