CN103801205A - 一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，包括蓄水筒体和与蓄水筒体连接的掺混筒体，所述蓄水筒体设置在掺混筒体的底部，所述蓄水筒体上设置有低浓度瓦斯进气管，进气管的管口没入液面下，所述掺混筒体的下部设置有至少两根乏风进气管，掺混筒体的上部壁面设置有出气管，所述至少两根乏风进气管使进入掺混筒体的乏风行成圆周旋流。本发明提供一种混合效果好、安全性能高，具有脱水和除尘功能且流体压损小的掺混装置，该装置适用于低浓度瓦斯与乏风或空气以及易燃易爆气体与空气的相混合。

Description

一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置
技术领域
本发明涉及一种低浓度瓦斯与乏风或空气以及易燃易爆气体与空气相混合的装置，同时具有脱水除尘和防爆的功能。
背景技术
“乏风”又称“煤矿风排瓦斯”，由于其甲烷浓度一般低于1%，利用技术难度太大，长期以来只能被排到大气中。据统计，中国每年由乏风排入大气的甲烷占整个甲烷排放总量的70%左右，在造成巨大能源浪费的同时，还加剧了全球温室效应。近年来，乏风蓄热氧化技术以及乏风催化氧化技术取得了较大发展，该技术将矿井乏风与低浓度瓦斯进行掺混，达到一定浓度后送入氧化装置进行无焰燃烧。但乏风利用过程中必须保证低浓度瓦斯输送的安全以及掺混后气体的均匀性与稳定性，否则会影响整个系统的安全经济运行。
目前，对于尤其是处于爆炸极限内的低浓度瓦斯气体的输送安全保障主要是采取设置水封阻火泄爆装置、喷粉抑爆器以及阻爆阀门等措施。当低浓度瓦斯气体在输送过程中遇明火发生燃烧或爆炸时，水封阻火装置能很好的控制火焰以及爆炸波进一步往瓦斯抽采井下传播，从而避免发生井下瓦斯爆炸等重大安全事故。但低浓度瓦斯气体通过水封阻火泄爆装置时会携带走大量水汽，因此必须不停向装置内补水。另外，低浓度瓦斯瓦斯气体从水封泄爆装置出来以后还需经过一段管道的输送才进入掺混装置，这无疑又多增加了输送过程中的安全隐患。不仅如此，当携带有水汽的气体进入乏风氧化装置后，大量的热被水所吸收，因此氧化装置的热效率大幅降低甚至停机。为此，通常在管道上专门设立丝网式气液分离器来达到脱水目的。但由此带来的另一个问题是丝网常常被掺混气体中的粉尘颗粒堵住，造成气流压力损失增大，或着是粉尘穿过丝网堵塞在乏风氧化装置中，从而带来更大的安全隐患。因此有必要设计一种新的掺混装置，使其在保证低浓度瓦斯安全输送的前提下，同时具有高效脱水除尘的功能。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是针对现有技术现状，提供一种混合效果好、安全性能高，具有脱水和除尘功能且流体压损小的掺混装置，该装置适用于低浓度瓦斯与乏风或空气以及易燃易爆气体与空气的相混合。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，包括蓄水筒体和与蓄水筒体连接的掺混筒体，所述蓄水筒体设置在掺混筒体的底部，所述蓄水筒体上设置有低浓度瓦斯进气管，低浓度瓦斯进气管的管口没入液面下，所述掺混筒体的下部设置有至少两根乏风进气管，掺混筒体的上部设置有出气口，所述至少两根乏风进气管使进入掺混筒体的乏风行成圆周旋流。
进一步，所述蓄水筒体内的液面与乏风进气管之间的空间设置有将该空间分成两部分的分流板。
进一步，所述分流板至乏风进气管管口的部分掺混筒体为渐扩式圆台结构。
进一步，所述掺混筒体的下部设置有四根乏风进气管，相邻两根乏风进气管互成90°，所述乏风进气管的管口与掺混筒体相切。
进一步，所述乏风进气管至出气管之间的掺混筒体内面上设置有由亲水性材料成且方向向上的锚钉。
进一步，所述出气口设置在掺混筒体侧面上部。
进一步，所述蓄水筒体上设置有进水口和液位计。
进一步，所述蓄水筒体底部设置有排污口。
进一步，所述掺混筒体的顶部设置有泄爆片。
本发明的有益技术效果是：
低浓度瓦斯气体从底部蓄水筒体进入掺混筒体，经过分流板和渐扩式圆台段后强化了瓦斯气体的均匀分布。乏风从掺混筒体的四个切向方向进入后形成圆周旋流，卷吸从底部向上流动的低浓度瓦斯气流并与之发生强烈的混合，在上升途中该两股气流得到进一步混合，因而掺混效果好且压损低。蓄水筒体与掺混筒体直接相连，省去了低浓度瓦斯经管道输送至掺混装置的过程，提高了低浓度瓦斯掺混过程的安全性。低浓度瓦斯气体从底部蓄水筒体经孔板进入一个突然扩大的空间，有利于其携带的水滴的沉降；乏风进入掺混筒体后形成的圆周旋流气流则通过离心力作用使得混合气体中的粉尘和水滴沿壁面下降；而壁面设置的亲水性材料制成的锚钉，则强化了水滴的凝结和脱除；另外本装置采用的立式结构和出口设置在侧面的设计，则利用了重力原理和折流相应原理来加强脱水除尘效果。从气体中分离出来的水滴和粉尘颗粒经重力效应重新汇入到蓄水筒体，减少了水源的浪费。蓄水筒体底部设置了排污口，可以定期放水对蓄水筒体进行清理。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明所提出的带脱水除尘功能的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置的结构示意图；
图2为本发明装置中乏风入口管道布置的截面俯视示意图；
图3为本发明装置中孔板的结构示意图；
其中，1、蓄水筒体；2、低浓度瓦斯进气管；3、进水口；4、排污口；5、水位计；6、分流板；7、圆台结构；8、掺混筒体；9、乏风进气管；10、乏风进气管；11、乏风进气管；12、乏风进气管；13、锚钉；14、出气口。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，包括蓄水筒体1和与蓄水筒体连接的掺混筒体8，所述蓄水筒体设置在掺混筒体的底部，所述蓄水筒体上设置有低浓度瓦斯进气管2，低浓度瓦斯(5%-30%)进气管的管口没入液面下，所述掺混筒体的下部设置有至少两根乏风进气管，掺混筒体的上部设置有出气口14，所述乏风进气管使进入掺混筒体的乏风行成圆周旋流。
所述蓄水筒体1内的液面与乏风进气管之间的空间设置有将该空间分成两部分的分流板6，所述分流板上置有若干个均匀分布的小孔。
所述分流板至乏风进气管管口的部分掺混筒体为渐扩式圆台结构7。
所述掺混筒体的下部设置有四根乏风进气管9、10、11、12，相邻两根乏风进气管互成90°，所述乏风进气管的管口与掺混筒体相切。
所述乏风进气管至出气管之间的掺混筒体内面上设置有由亲水性材料成且方向向上的锚钉13。
所述出气口设置在掺混筒体侧面上部。
所述蓄水筒体上设置有进水口3和液位计5。
所述蓄水筒体底部设置有排污口4。
所述掺混筒体的顶部设置有泄爆片15。
低浓度瓦斯气体从低浓度瓦斯进气管2进入到蓄水筒体1的上部空腔，由于所述低浓度瓦斯气流通过了蓄水筒体1的下部蓄水池，因此携带有大量水滴，在重力作用下部分水滴沉降重新汇入蓄水筒体1的下部蓄水池，另一部分水滴随所述低浓度瓦斯气体经分流板6进入掺混筒体8。所述低浓度瓦斯气体从分流板6进入掺混筒体8，此过程为气体流动空间突然扩大的过程，有利于所述低浓度瓦斯气体所携带的水滴继续沉降至分流板6以及圆台结构7的壁面上。乏风从乏风进气管9、10、11、12切向进入掺混筒体8之后形成圆周旋流，卷吸从分流板6进入的低浓度瓦斯气体，两股气流强烈混合，在离心力的作用下，乏风中的粉尘以及低浓度瓦斯气体携带的水滴等碰撞到掺混筒体8的壁面后失去动能而沿壁面流下。低浓度瓦斯气体被卷吸后，继续随乏风气体向上做圆周旋流运动，在上升过程中混合气体不断与设在筒体8壁面的亲水性锚钉13接触，强化了水滴的凝结，由于亲水性锚钉13与壁面成一定倾斜角度，有利于凝结后的水滴依靠重力顺沿锚钉汇流至筒体8的壁面。另外，所述混合旋流气体在上升过程中继续依靠离心力和重力的作用脱除水滴和粉尘，最后混合气体经90°折向后经出气管14流出。上述汇流至筒体8壁面的水滴与粉尘沿壁面流经渐扩式圆台结构体7后，从分流板6的小孔重新流回到蓄水筒体1的下部蓄水池内。
设在蓄水筒体1侧面的液位计5检测到蓄水池中水位降低到设定值后，自来水补充进水管3开始向蓄水池内注水至设定水位。定期地，打开设在蓄水筒体1底部的排污口4清理蓄水池中的粉尘污物等。
低浓度瓦斯气体从底部蓄水筒体进入掺混筒体，经过分流板和渐扩式圆锥段后强化了瓦斯气体的均匀分布。乏风从乏风进气口进入掺混筒体后形成圆周旋流，卷吸从底部向上流动的低浓度瓦斯气流并与之发生强烈的混合，在上升途中该两股气流得到进一步混合，因而掺混效果好且压损低。蓄水筒体与掺混筒体直接相连，省去了低浓度瓦斯经管道输送至掺混筒体的过程，提高了低浓度瓦斯掺混过程的安全性。低浓度瓦斯气体从底部蓄水筒体经分流板进入一个突然扩大的空间，有利于其携带的水滴的沉降；乏风进入掺混筒体后形成的圆周旋流，气流则通过离心力作用使得混合气体中的粉尘和水滴沿壁面下降；而壁面设置的亲水性材料制成的锚钉，则强化了水滴的凝结和脱除；另外本装置采用的立式结构和出气口设置在侧面的设计，则利用了重力原理和折流相应原理来加强脱水除尘效果。从气体中分离出来的水滴和粉尘颗粒经重力效应重新汇入到蓄水筒体，减少了水源的浪费。
设在蓄水筒体1侧面的液位计5检测到蓄水池中水位降低到设定值后，自来水补充进水管3开始向蓄水池内注水至设定水位。定期地，打开设在蓄水筒体1底部的排污口4清理蓄水池中的粉尘污物等。
本发明不仅适用于低浓度瓦斯气体与乏风气体的掺混，也适合易燃易爆气体与空气的掺混，以此达到稀释易燃易爆气体，便于后序安全燃烧的目的。原装置中低浓度瓦斯气体进气管道2相应地改为易燃易爆气体进气管，乏风进气管9、10、11、12相应变为空气进气管。本发明装置结构紧凑，加工方便，与现有装置相比，具有脱水除尘效果好，安全性高，掺混效果好以及节约水源等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：包括蓄水筒体和与蓄水筒体连接的掺混筒体，所述蓄水筒体设置在掺混筒体的底部，所述蓄水筒体上设置有低浓度瓦斯进气管，低浓度瓦斯进气管的管口没入液面下，所述掺混筒体的下部设置有至少两根乏风进气管，掺混筒体的上部设置有出气口，所述至少两根乏风进气管使进入掺混筒体的乏风行成圆周旋流。
2.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述蓄水筒体内的液面与乏风进气管之间的空间设置有将该空间分成两部分的分流板。
3.根据权利要求1或2所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述分流板至乏风进气管管口的部分掺混筒体为渐扩式圆台结构。
4.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述掺混筒体的下部设置有四根乏风进气管，相邻两根乏风进气管互成90°，所述乏风进气管的管口与掺混筒体相切。
5.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述乏风进气管至出气管之间的掺混筒体内面上设置有由亲水性材料成且方向向上的锚钉。
6.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述出气口设置在掺混筒体侧面上部。
7.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述蓄水筒体上设置有进水口和液位计。
8.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述蓄水筒体底部设置有排污口。
9.根据权利要求1所述的水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，其特征在于：所述掺混筒体的顶部设置有泄爆片。
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