CN104033174B - 一种瓦斯浓度安全自动调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种瓦斯浓度安全自动调节系统及方法，特别适用于煤矿瓦斯资源化利用中所涉及的抽采低浓度瓦斯与乏风瓦斯混合过程的安全自动调节。系统包括与低浓度瓦斯输送管路依次串联的手动碟阀、湿式放散阀、水封阻火器、干式丝网阻火器、电磁速断阀、自动调节阀、机械截止阀、文丘里混合器以及瓦斯浓度传感器、火焰传感器。系统的安全调节方法以瓦斯浓度的反馈信号进行调节，增加了系统调节的准确性；采用组合式阻隔爆装置及火焰监测信号的前馈监测，提高了系统运行的安全性；文丘里混合器不含任何运动部件，确保了混合过程的可靠性。该混合系统设计原理先进、运行安全可靠、调节灵活准确、操作方便。

Description

一种瓦斯浓度安全自动调节系统及方法

技术领域

本发明涉及一种瓦斯浓度安全自动调节系统及方法，尤其是一种适用于可安全自动调节煤矿抽采低浓度瓦斯与乏风瓦斯所得混合气体浓度的系统及方法，属于煤矿瓦斯抽采与资源化利用、煤矿安全技术及工程领域。

背景技术

我国具有丰富的煤矿瓦斯(煤层气)资源，而瓦斯也是一种清洁、高效、不可再生的能源，有效开采与资源化利用煤矿瓦斯资源在我国国民经济发展中的重要地位日益凸显。此外，由于瓦斯(煤层气)的温室效应是二氧化碳的21倍，对臭氧层的破坏是CO₂的7倍，煤矿瓦斯的资源化利用对于煤矿的节能减排具有重要的环保和经济效益。因此，煤矿瓦斯包括乏风瓦斯的资源化利用，不仅可以在瓦斯利用方面获得直接的经济收益，又可在节能减排方面获得丰厚的回报。

目前对于煤矿抽采的低浓度瓦斯，可有效利用的方法多为瓦斯内燃式发电机组进行发电，但所用瓦斯浓度一般要求不低于6％，而对于低于6％的抽采低浓度瓦斯大多以直接排空为主。至于煤矿乏风瓦斯的处理，目前可选用的工业化技术包括热逆流氧化技术、催化逆流氧化技术。但现场应用表明，只有在乏风瓦斯浓度高于0.5％的情况下，瓦斯氧化反应的放热方可维持氧化床的表面散热及氧化反应的稳定运行。

因此，如果能够将浓度低于6％的瓦斯与乏风瓦斯相掺混，则既可以实现抽采低浓度瓦斯与乏风瓦斯的协同一体化利用，又可以提高氧化装置运行的稳定性，但如何实现混合瓦斯浓度的自动调节并保证掺混的安全性是当前亟待解决的难题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种系统及方法简单、安全可靠、可实现煤矿抽采低浓度瓦斯与乏风瓦斯的混合浓度自动调节的系统及方法。

技术方案：本发明的瓦斯浓度安全自动调节系统，包括煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路、煤矿乏风瓦斯输送管路、混合气体输送总管路，在所述的煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路与混合气体输送总管路之间并联有两套结构完全相同的调节系统；调节系统包括与煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路上串联的低浓度瓦斯输送分支管路，低浓度瓦斯输送分支管路上依次串联有手动碟阀、湿式放散阀、水封阻火器、干式丝网阻火器、电磁速断阀I、自动调节阀、机械截止阀，在所述的煤矿乏风瓦斯输送管路上依次连接有电磁速断阀II、文丘里混合器、瓦斯浓度传感器、火焰传感器，所述的机械截止阀的出口与文丘里混合器的喉部入口相连接，瓦斯浓度传感器由信号传感线I与自动调节阀相连接，火焰传感器由信号传感线II分别与电磁速断阀I、电磁速断阀II相连接，火焰传感器的出口与混合气体输送总管路相串联。

一种使用上述调节系统的瓦斯浓度安全自动调节方法：

当低浓度瓦斯输送分支管路的压力超过安全设定值时，湿式放散阀自动开启卸压；当低浓度瓦斯输送分支管路的压力卸压降低至安全设定值时，湿式放散阀自动关闭；

瓦斯浓度传感器自动检测文丘里混合器出口的瓦斯浓度，当文丘里混合器出口的瓦斯浓度超过安全设定值时，通过信号传感线I自动关小自动调节阀的阀门开度，而当文丘里混合器出口的瓦斯浓度低于安全设定值时，通过信号传感线I自动开大自动调节阀的阀门开度；

火焰传感器自动检测文丘里混合器出口管路内的火焰信号，当火焰传感器自动检测文丘里混合器出口管路内产生火焰信号时，通过信号传感线II使电磁速断阀I和电磁速断阀II同时自动快速关闭。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明能够将浓度低于6％的瓦斯与乏风瓦斯相掺混，其调节系统与方法简单，安全可靠。实现了抽采低浓度瓦斯与乏风瓦斯的协同一体化利用，且提高了氧化装置运行的稳定性，解决了混合瓦斯浓度的自动调节并保证掺混安全性的难题。主要优点有：

1)本发明的文丘里混合器不含任何运动部件，有效避免了运动摩擦所可能出现的火花现象，提高了混合过程的安全性；

2)采用混合其它管路上设置前馈火焰传感器，可有效提前监测回火现象的出现，一定程度上起到了超前阻隔爆的目的；

3)文丘里混合器出口设置瓦斯浓度传感器并以此作为自动调节阀的反馈信号，提高了系统对瓦斯浓度调节的准确性，自动化运行程度高；

4)多种阻火、泄爆方式的组合运用，保证了系统运行的安全可靠。

附图说明

图1是本发明的系统示意图；

图中：1－煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路，2－低浓度瓦斯输送分支管路，3－手动碟阀，4－湿式放散阀，5－水封阻火器，6－干式丝网阻火器，7－电磁速断阀I，8－自动调节阀，9－机械截止阀，10－喉部入口，11－煤矿乏风瓦斯输送管路，12－电磁速断阀II，13－文丘里混合器，14－瓦斯浓度传感器，15－信号传感线I，16－火焰传感器，17－信号传感线II，18－混合气体输送总管路，19－并联系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的瓦斯浓度安全自动调节系统，主要由煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路1、混合气体输送总管路18、两套结构完全相同的调节系统19构成，两套结构完全相同的调节系统19并联在煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路1与混合气体输送总管路18之间，所述的调节系统19包括与煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路1上串联的低浓度瓦斯输送分支管路2，低浓度瓦斯输送分支管路2依次串联手动碟阀3、湿式放散阀4、水封阻火器5、干式丝网阻火器6、电磁速断阀I7、自动调节阀8、机械截止阀9，机械截止阀9的出口与文丘里混合器13的喉部入口10相连接，煤矿乏风瓦斯输送管路11上依次连接电磁速断阀II12、文丘里混合器13、瓦斯浓度传感器14、火焰传感器16，瓦斯浓度传感器14由信号传感线I15与自动调节阀8相连接，火焰传感器16由信号传感线II17分别与电磁速断阀I7、电磁速断阀II12相连接，火焰传感器16的出口与混合气体输送总管路18相串联。

本发明的瓦斯浓度安全自动调节方法如下：

首先开启电磁速断阀II12，然后依次开启手动碟阀3、电磁速断阀I7、机械截止阀9，缓慢调整自动调节阀8的开度，使得瓦斯浓度传感器14反馈回的混合气体中瓦斯的浓度处于规定的安全波动范围内，并以此作为自动调节阀8开度调整的依据；

当低浓度瓦斯输送分支管路2的压力超过安全设定值时，湿式放散阀4自动开启卸压；当低浓度瓦斯输送分支管路2的压力卸压降低至安全设定值时，湿式放散阀4自动关闭；

瓦斯浓度传感器14自动检测文丘里混合器13出口的瓦斯浓度，当文丘里混合器13出口的瓦斯浓度超过安全设定值时，通过信号传感线I15自动关小自动调节阀8的阀门开度，而当文丘里混合器13出口的瓦斯浓度低于安全设定值时，通过信号传感线I15自动开大自动调节阀8的阀门开度；

火焰传感器16自动检测文丘里混合器13出口管路内的火焰信号，当火焰传感器16自动检测文丘里混合器13出口管路内产生火焰信号时，通过信号传感线II17使电磁速断阀I7和电磁速断阀II12同时自动快速关闭。

Claims (1)

1.一种瓦斯浓度安全自动调节方法，包括采用调节系统，调节系统包括煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路（1）、煤矿乏风瓦斯输送管路（11）、混合气体输送总管路（18），在所述的煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路（1）与混合气体输送总管路（18）之间并联有两套结构完全相同的调节系统（19）；调节系统（19）包括与煤矿抽采低浓度瓦斯输送主管路（1）上串联的低浓度瓦斯输送分支管路（2），低浓度瓦斯输送分支管路（2）上依次串联有手动碟阀（3）、湿式放散阀（4）、水封阻火器（5）、干式丝网阻火器（6）、电磁速断阀I（7）、自动调节阀（8）、机械截止阀（9），在所述的煤矿乏风瓦斯输送管路（11）上依次连接有电磁速断阀II（12）、文丘里混合器（13）、瓦斯浓度传感器（14）、火焰传感器（16），所述的机械截止阀（9）的出口与文丘里混合器（13）的喉部入口（10）相连接，瓦斯浓度传感器（14）由信号传感线I（15）与自动调节阀（8）相连接，火焰传感器（16）由信号传感线II（17）分别与电磁速断阀I（7）、电磁速断阀II（12）相连接，火焰传感器（16）的出口与混合气体输送总管路（18）串联；其特征在于调节方法如下：

当低浓度瓦斯输送分支管路（2）的压力超过安全设定值时，湿式放散阀（4）自动开启卸压；当低浓度瓦斯输送分支管路（2）的压力卸压降低至安全设定值时，湿式放散阀（4）自动关闭；

瓦斯浓度传感器（14）自动检测文丘里混合器（13）出口的瓦斯浓度，当文丘里混合器（13）出口的瓦斯浓度超过安全设定值时，通过信号传感线I（15）自动关小自动调节阀（8）的阀门开度，而当文丘里混合器（13）出口的瓦斯浓度低于安全设定值时，通过信号传感线I（15）自动开大自动调节阀（8）的阀门开度；

火焰传感器（16）自动检测文丘里混合器（13）出口管路内的火焰信号，当火焰传感器（16）自动检测文丘里混合器（13）出口管路内产生火焰信号时，通过信号传感线II（17）使电磁速断阀I（7）和电磁速断阀II（12）同时自动快速关闭。