CN104370122A - 一种煤仓瓦斯治理系统及其治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤仓瓦斯治理系统，包括监测系统、瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统和控制系统，所述控制系统连接监测系统，并根据监测系统传送的信号参数控制瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统运行。所述扰动吹扫系统的吹扫方向偏离煤仓中轴线，且向下倾斜。本发明还公开了采用上述煤仓瓦斯治理系统的瓦斯治理方法。本发明采用扰动吹扫系统吹扫煤层表面附着的瓦斯，再配合瓦斯抽排系统，有效解决了瓦斯集聚问题，提高了煤仓安全系数，且避免煤仓进煤时易形成传感器瞬时报警，造成煤仓动力系统断电，严重影响生产的情况，提高了运煤系统的稳定性。

Description

一种煤仓瓦斯治理系统及其治理方法

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯治理技术领域，特别是涉及一种煤仓瓦斯治理系统及其治理方法。

背景技术

随着绿色矿井的建设，煤炭工业的安全也愈加重视，其中最突出的问题之一就是煤仓瓦斯积聚导致安全事故的发生。但由于目前国内尚没有对瓦斯治理规范提出明确的意见，导致相关行业在进行选煤厂煤仓瓦斯治理设计时无章可循。

瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、存在高温火源和充足的氧气。在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围5％～16％称为瓦斯爆炸界限。当瓦斯浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5％时，其爆炸威力最大；当瓦斯浓度在16％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。当然瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。所以，在煤矿实际作业环境中，对瓦斯爆炸事故的防控重点应放在防止瓦斯积聚和限制火源上。

煤仓一般由仓上给煤车间、仓体和仓下给煤车间三部分组成。仓上给煤车间中的瓦斯主要来自煤炭运输转载过程和从仓上进料口的扩散。在刮板或带式输送机配仓时，瓦斯随着煤炭的运动而连续释放，在没有采取任何通风措施的情况下，现场测得刮板或带式输送机堆煤上的瓦斯浓度基本处于0.25％～0.8％左右；仓上进料口往上1米附近区域瓦斯浓度基本在1.4％左右。仓上给煤车间虽有对外门窗，但在采暖期为满足供暖要求又长时间呈关闭状态。这就给瓦斯积聚创造了条件，一旦达到瓦斯爆炸界限，遇到火花都极有可能引起爆炸，造成严重事故。

仓体可根据储煤量的多少设置不同的仓体直径和高度。从仓上进料口往下1米附近区域瓦斯浓度基本在5％左右，仓体上隅角瓦斯浓度可达10％左右，自仓上进料口往下延伸，瓦斯浓度逐渐增大，最大甚至可达16％，其值已远远超出《煤矿安全规程》规定的安全标准，存在着严重的安全隐患。仓体储煤后仅有仓上进料口和大气相通，积聚的大量瓦斯根本无法顺利排除。又由于仓体直径较大，高度较高，加之瓦斯容易吸附在煤层表面，当仓体煤位较低时，即使采用通风机对其进行处理，也很难将附着在煤层表面的瓦斯抽走。一旦仓体进料对其有所扰动，瓦斯瞬间超标。另外，检修若有施焊作业，火星坠入仓体也极易引发爆炸事故。

仓下给煤车间的瓦斯主要来自于仓下出料口的出煤中，煤炭由仓体经仓下出料口、给煤机、落煤溜槽给至仓下带式输送机后转载运输至下道工序，由于煤炭从静态到动态的激烈运动，瓦斯呈急剧释放状态，现场测得落煤溜槽处瓦斯浓度高达8％左右。仓下给煤车间同仓上给煤车间一样虽有对外门窗，但在采暖期为满足供暖要求也基本上长时间呈关闭状态。仓下给煤车间还有诸多漏斗周边的斜壁和仓底纵横交错的结构梁之间形成了一个个不规则的封闭空间，并且这些空间内安装有给煤机等设备的吊架，甚至有的煤仓在这些空间内还布置有防止煤炭堵塞出料口的空气炮；并且在最外侧结构梁和外竖壁窗户顶标高之间也形成了瓦斯易于积聚的死角，一旦满足瓦斯爆炸条件，事故不可避免。

根据煤在筒仓内的存放情况，包括以下几种工况：一、高煤位工况：指的是仓体内煤容量超过2/3的情况，此时煤表面距离仓顶很近，通过通风系统的运行，可以将煤表面的大部分瓦斯抽走。二、中低煤位工况：指仓体内煤容量低于2/3的情况，此时从煤层释放出来的一部分瓦斯会上升到仓顶，一部分会吸附于煤表面，通风系统可以将仓顶处的部分瓦斯抽走，但是无法将煤层表面部分瓦斯抽走。三、进煤工况：此时大量的煤块从仓顶摔落，会扰动煤层表面吸咐着的瓦斯，造成大量瓦斯上升，并且摔落的煤块受到冲击，也会释放大量瓦斯，易形成传感器瞬时二级报警，造成筒仓动力系统断电，甚至会引起爆燃，严重影响生产。四、出煤工况：仓体向外卸料，煤位逐渐下降，聚积在煤层内的瓦斯由于煤粒的互相运动，逐渐释放出来，出现中低煤位工况的情况。

针对上述煤仓内瓦斯的情况，目前常用的处理方式主要是置换和通风。置换方式是往封闭仓体内充入大量不可燃气体(如氮气或二氧化碳)置换出仓内的可燃气体和氧气，降低氧化速度，成本较高，适合已经存放了较长时间，比较干燥的煤种。因为此类煤种表面附着的瓦斯已经基本释放完毕，本身含水量较低，易与空气氧化自燃，置换掉仓内氧气和可燃气体，形成的惰化环境利于存放。而不适合新挖出来的煤种，因为此类煤种瓦斯释放量大，含水量较大。新挖出来的煤种适合采用通风方式进行处理，通过通风机来加快仓内空气流动，稀释仓内瓦斯含量，成本较低，如处理上述高煤位工况的情况。但对于仓内边角等空气流速慢的地方、以及上述中低煤位工况和出煤工况中仓体内煤层较低位时效果较差。

由此可见，上述现有的煤仓瓦斯治理系统及其治理方法在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种全面的多方位的且更加安全可靠的新的煤仓瓦斯治理系统及其治理方法，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全面的、安全可靠的煤仓瓦斯治理系统，使其适合多种情况的煤仓瓦斯治理，从而克服现有的煤仓瓦斯治理系统的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤仓瓦斯治理系统，包括监测系统、瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统和控制系统，所述控制系统连接监测系统，并根据监测系统传送的信号参数控制瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统运行。

作为本发明的一种改进，所述扰动吹扫系统的吹扫方向偏离煤仓中轴线，且向下倾斜。

进一步改进，所述扰动吹扫系统包括依次连接的气源部分、输气部分和喷气部分；所述气源部分和输气部分安装在煤仓外部，所述喷气部分穿过煤仓仓壁，其喷口位于煤仓内部。

进一步改进，所述气源部分包括空压机和与其连接的储气罐，且所述气源部分远离煤仓设置；

所述输气部分包括输气管道、气动阀和自动跟踪阀，所述输气管道包括与气源部分连接的主管道、与主管道连接的立管和与立管连接的水平环管，所述立管在垂直方向上连接至少两排水平环管，所述水平环管围绕煤仓外周设置且与喷气部分连接，所述气动阀设置在所述立管的进气端，所述自动跟踪阀设置在两排水平环管之间的立管上，所述自动跟踪阀在无压力或压力小于设定阈值时为封闭状态，当压力大于设定阈值时为打开状态；

所述喷气部分为与所述水平环管连接的喷气管道，所述喷气管道穿过煤仓仓壁，从煤仓外部向煤仓内部伸出。

进一步改进，所述立管在垂直方向上均匀设置四排水平环管，最高一排水平环管设置在仓体顶部向下约5米处，最低一排水平环管设置在仓体直面和锥面交叉处，所述每两层水平环管之间的间隔为5-7米。

进一步改进，所述每根水平环管上设置四根喷气管道，所述喷气管道相对于水平环管斜向下设置，且所述喷气管道的内部为弯曲流线形腔，使从喷气管道的喷头处喷射的气流方向向左或向右偏离喷气管道的中轴线，且每排水平环管上连接的喷气管道的喷头方向设置一致。

进一步改进，所述喷气管道相对于水平环管斜向下30度角设置，所述喷气管道内部的弯曲流线形腔设置为使从喷气管道的喷头处喷射的气流方向与喷气管道中轴线向左或向右偏离45度角。

进一步改进，所述气源部分包括两台空压机。

进一步改进，所述扰动吹扫系统的进气端连接有二氧化碳机、纯氮机和高压风机中的一种或多种。

进一步改进，所述监测系统包括传感器和与传感器连接的数据传输装置及报警器，所述传感器为甲烷传感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器和火焰传感器中一种或多种。

进一步改进，所述瓦斯治理系统还包括泄爆系统，所述泄爆系统包括可主动打开的预开启式泄爆门和不可主动打开的泄爆片，所述泄爆门和泄爆片设置于煤仓顶部或煤仓侧壁上部。

此外，本发明还提供了一种煤仓瓦斯治理方法，使其更加全面的、安全可靠的治理煤仓瓦斯的积聚，从而克服现有的煤仓瓦斯治理方法的不足。

为解决上述技术问题，本发明通过一种使用上述的煤仓瓦斯治理系统的煤仓瓦斯治理方法，该方法包括：

工况一，正常工况下，监测系统持续运行并将信号参数实时传送至控制系统，瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统定时启停；

工况二，当监测系统监测到瓦斯含量高于报警值时，控制系统强行启动扰动吹扫系统，并根据瓦斯含量强行启动瓦斯抽排系统或使瓦斯抽排系统断电，直至报警消除后，系统恢复至工况一运行；

工况三，当监测系统监测到烟雾或火焰信号时，控制系统强行停止煤仓的瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统；

工况四，当煤仓进煤时，控制系统停止瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统的运行。

作为进一步改进，实时瓦斯含量的报警值包括一较低的一级报警值以及一较高的二级报警值，所述工况二具体包括：

一级报警处理，当监测系统监测到瓦斯含量高于一级报警值且低于二级报警值时，控制系统强行启动瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统，直至报警消除2～10分钟后，系统恢复至工况一运行；

二级报警处理，当监测系统监测到瓦斯含量高于二级报警值时，控制系统使瓦斯抽排系统断电，并强行启动扰动吹扫系统，直至瓦斯含量低于二级报警值后，按一级报警处理。

作为进一步改进，所述瓦斯治理系统还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块可与一个或多个手机绑定，当煤仓内监测系统发出报警时，所述无线通讯模块向绑定手机发出报警信号。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

1.本发明煤仓瓦斯治理系统采用扰动吹扫系统吹扫煤层表面附着的瓦斯，再配合瓦斯抽排系统，有效解决了煤仓内瓦斯集聚问题，提高筒仓安全系数。并且避免了进煤工况时易形成传感器瞬时二级报警，造成筒仓动力系统断电，严重影响生产的情况，提高了运煤系统稳定性。

2.本发明煤仓瓦斯治理系统采用全自动跟踪阀可以自动跟踪煤层高度，当下一层喷气管道被煤压住时，输气管道内压力升高，此层的跟踪阀打开，气体从上一层喷气管道喷出对煤层表面附着的瓦斯进行吹扫。

3.本发明煤仓瓦斯治理系统中喷气管道的内部为弯曲流线形腔，使从喷气管道的喷头处喷射的气流方向向左或向右偏离喷气管道的中轴线，且每排水平环管上连接的喷气管道的喷头方向设置一致，喷气时带动仓体内气体旋转，更利于筒仓内部空气的流通。

4.本发明可以全时段运行。如筒仓内传感器发生二级报警，筒仓动力系统断电，人员撤离，而此时因为本发明扰动吹扫系统的用电设备远离筒仓，可以继续向仓内喷气，配合泄爆系统，加快仓内空气流动置换，缩短报警消除时间。

5.本发明泄爆系统结构简单，安装维护方便，可实现无动力启闭，万一发生爆炸，可保护筒仓不至于损坏。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明扰动吹扫系统中自动跟踪阀的剖面示意图；

图2是本发明扰动吹扫系统中喷气管道的主视示意图；

图3是本发明扰动吹扫系统中喷气管道的侧视示意图；

图4是本发明扰动吹扫系统中喷气管道的剖面示意图；

图5是本发明扰动吹扫系统工作时筒仓内部纵剖面示意图；

图6是本发明扰动吹扫系统工作时筒仓内部俯视示意图；

图7是本发明煤仓瓦斯治理系统的部分结构示意图；

图8是本发明控制系统中甲烷和一氧化碳的曲线示意图。

具体实施方式

本发明煤仓瓦斯治理系统以适用于筒仓为例进行设置，当然也可根据不同的煤仓结构对本系统作相应调整。

本发明瓦斯治理系统包括监测系统、瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统、泄爆系统和控制系统。

监测系统为由甲烷(CH₄)传感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器和火焰传感器等组成的多点式监控系统，全方位、不间断监控筒仓内各种数据，上述任一传感器检测到的数据信号均被传送到控制系统,控制系统可实时记录筒仓内气体状况。当上述任一传感器发生报警时，控制系统在确认并非失真误报后，启动对应措施。

其中，根据每个筒仓的规格安装适量的甲烷传感器以及与其配设的变送器和其它安装附件。优选的布置情况为，仓上给煤车间2台，仓体部分布置2台，仓下给煤车间按空间情况布置，另外每个抽排风管处各布置1台。优选甲烷传感器的测量范围为0－100％LEL，分辨率达0.1％LEL，且具有抗高浓度气体冲击，抗传感器中毒等功能，防爆等级为EXdIICT6。安装附件应为不锈钢材料，材质为304，具有防腐、防锈功能，且加工表面要光滑不易挂煤、积灰。

同样，根据每个筒仓的规格安装适量的一氧化碳传感器以及与其配设的变送器和其它安装附件。优选CO传感器的测量范围为0-500PPM，分辨率达0.1ppm，同时具有抗氢气干扰的功能，防爆等级为EXdI ICT6。

根据每个筒仓的规格安装适量的烟雾传感器和火焰传感器，用于监测筒仓内部的烟雾及火焰情况。烟雾及火焰传感器应不受强磁干扰，不怕潮湿，在低温状态(-40℃)下能正常工作，抗干扰能力强。优选烟雾传感器为光电感烟式，初始化预热时间≤5min，恢复时间＞5s，工作电压为12-24V/DC,防爆型式ExibI(150℃),外壳防护等级为IP54。优选火焰传感器的响应时间为3-10s，频谱灵敏度为紫外光185-269nm、近红外400-700nm、窄带红外0.7-1.1μm、宽带红外1.1-3.5μm，工作温度为-40-85℃，工作电压为24V/DC，防爆等级为ExdI ICT6。

监测系统的报警参数设定为：

一级报警：仓上给煤车间CH₄含量达到0.25％或CO达到50ppm，仓体CH₄含量达到1％或CO达到50ppm，仓下给煤车间CH₄含量达到0.25％或CO达到50ppm时报警。

二级报警：任何区域CH₄浓度达到2.5％报警或CO达到100ppm时报警。

烟雾和火焰报警：筒仓内有烟雾或明火出现时，烟雾或火焰传感器报警。

瓦斯抽排系统包括分别安装在仓上给煤车间、仓体和仓下给煤车间的抽排风机及其安装附件。瓦斯抽排系统通过各个抽排风机将筒仓内瓦斯气体抽出，以达到降低筒仓内瓦斯含量的目的。在监测系统未发生报警时，瓦斯抽排系统按控制系统设定定时启停，当监测系统发生报警时，控制系统根据报警程度强制启动或停止抽排系统。

为保证瓦斯抽排系统的有效可靠运行，瓦斯抽排系统针对仓上给煤车间、仓体和仓下给煤车间的结构不同，通风方案有所不同，如在安装抽排风机和对应仓体上需做适当调整。优选实施例为：

针对仓上给煤车间的结构，在仓上给煤车间上部墙体上设置BT35-11No4型防爆轴流风机对瓦斯进行抽排，换气次数需要达到3次/h以上。另外，由于甲烷密度比空气小，车间内的瓦斯会往顶部移动，所以需要将该车间顶部空气不流通之处封闭并作填充处理，使车间顶部平整，利于瓦斯抽排彻底。

针对仓体的结构特点，仓体通风方案为：1.在仓体上部安装2台FBDC-No9/2×30型矿用防爆型抽出式对旋轴流局部通风机，通过定时或强行启动抽排风机，将仓体上部大部分瓦斯抽出。针对仓体下部煤层表面附着的瓦斯，通过启动下述的扰动吹扫系统，使瓦斯上升至仓体顶部，再通过抽排风机将大部分瓦斯抽出。2.在筒仓处于进煤工况时或当监测系统发生二级报警时，抽排风机断电，瓦斯气体可以通过仓顶的预开启式泄爆门自然排出。

针对仓下给煤车间的结构，通风方案为：1.按该车间的结构设置抽排风机的数量，需要满足该车间换气次数达到3次/h以上。优选FBDC-No5/2×5.5系列矿用防爆型抽出式对旋轴流局部通风机，该抽排风机的风量为200-140m³/min，静压为400-2600Pa。2.对仓下的给煤机、落煤溜槽及带式输送机进行有效封闭处理，以减少瓦斯的外溢。3.在不影响输煤设备正常运行的前提下，对内外竖壁之间形成的空间(环梁以上)进行吊顶封闭并采用轻质材料填充，以减少瓦斯的积聚。4.对于无法填充的积聚区，采用设置吸风口的方式抽排，其中给煤机和落煤溜槽处设2个、漏斗内侧斜壁构成的空间各设1个，吸风口向上开口，开口距倒“V”字空间顶留0.4m。另外，为排除瓦斯气体中携带的煤尘，于抽排风机的排风管道后设置CWS型丝网过滤器。

扰动吹扫系统包括气源部分、输气部分和喷气部分，其作用在于：扰动煤层表面附着的瓦斯，使其脱离煤层上浮，以免在煤层表面过分积聚，形成危险源。

其中，气源部分由空压机、储气罐、止回阀、手动阀、压力检测装置和流量检测装置等组成，上述部件按照公知常识连接，可形成撬装结构，不仅选型方便，而且调试简单，故障率低。优化实施例为：直径22米的筒仓选用寿力LS20S-200水冷螺杆空压机，该空压机功率为150KW，出气压力为0.7MPA，出气流量为27.8m³/min。

扰动吹扫系统的气源部分不采用减压装置，气动阀打开后，气体处于喷射状态，气体在管道内压力逐渐下降，流速逐渐上升，假设气体在管道内降为常压，那么气体在管道内达到最大流速；假设气体由于阻力未减压，气体为最小流速。

输气部分包括输气管道、气动阀和自动跟踪阀。输气管道包括一根主管道、数根立管和水平环管。数根立管均与主管道连接，立管的数量取决于筒仓的数量和直径；水平环管的进气口与立管连接，出气口与喷气部分连接。每根立管连接多排水平环管，较优设置四排水平环管，四排水平环管均匀分布在仓体外周，围绕筒仓设置，每两层水平环管之间的间隔为5-7米，最高一层设置在仓体顶部向下约5米处，最低一层设置在仓体直面和锥面交叉处，因为此处煤位处于较低水平，产生的瓦斯量有限，而且煤位到此时一般加煤或清仓，不易发生危险。每个筒仓的输气管道由一个气动阀控制，气动阀可通过气体自动控制，也可通过现场手动或控制系统定时控制。每根立管上每两排水平环管之间设置一个自动跟踪阀，该自动跟踪阀可以自动跟踪煤层高度。参照附图1可见，自动跟踪阀1原理上类似于重力阀，在无压力或压力不大时，此阀一直是封闭状态，当压力达到一定阈值时，阀体打开。即当下一层水平环管连接的喷气管道被煤层压住时，输气管道内压力升高，此层的自动跟踪阀1打开，气体从上一层水平环管连接的喷气管道喷出，对煤层表面附着的瓦斯进行吹扫。故在仓体上部的自动跟踪阀开闭次数较少，仓体下部的自动跟踪阀开闭次数较多，以中间为界，下部阀采用加强型阀体，上部阀采用普通型阀体。自动跟踪阀1采用机械结构，不消耗能源，性能稳定。另外自动跟踪阀1还可以有状态信号输送至控制系统，不仅可及时发现自动跟踪阀1的故障，而且可以实时显示阀体的开闭状态，即使状态传感器损坏，也不会影响阀体工作。优选自动跟踪阀的开启压力第一级设置为0.5MPA，之后每级为上一级的70％。

输气管道的管径由气源部分的喷气量决定。优选实施例为：针对直径22米的筒仓，立管采用DN80的直缝焊管，水平环管采用DN50的直缝焊管,管道壁厚均不小于2.5mm。立管和水平环管的数量取决于筒仓的直径。

喷气部分为与上述水平环管连接的喷气管道，每根水平环管上设置四根喷气管道，每两个喷气管道之间水平间隔为6～8米。为了更好的扰动煤层表面附着的瓦斯，便于抽排，可采取使喷气管道喷出的气流形成气旋，互相推动的方式实现。具体优选实施例为：参照附图2和3可见，由于煤炭在筒仓内堆角与水平成30度角，所以可将喷气管道3的喷头4相对于水平环管2斜向下设置，如与水平面成30度向下倾斜。另外喷气管道3的喷头4采用铸造工艺，内部铸成流线形腔，参照附图4可见，喷气管道3的进口处管道的管径为DN40，喷头4处管道的管径为DN25，管道为弯曲流线，以保证喷气流向相对于筒仓切线成45度角，则喷头处的喷气流向能以偏左或偏右45度喷射，且每排水平环管上连接的喷气管道的喷头方向一致。此优选实施例的喷气部分以气体流速10m/s的速度喷射时，仓体内部气流的流向如附图5和6所示，图6表达的是喷嘴喷入筒仓的气体流向，色块最深处是喷头，逐渐变浅表示空气扩散，中部是物料，气流5形成气旋，互相推动，提高扰动效果；还可以降低空气的垂直流速，降低粉尘的飞扬高度，防止引入其它危险情况。

常规状态下，该扰动吹扫系统定时启动，如每隔1小时往筒仓内喷气2分钟，扰动仓内煤层表面的空气环境，使附着在煤层表面的瓦斯上升。上升的瓦斯可能会引起监测系统报警，若发生一级报警，喷气不停，同时启动抽排系统，置换筒仓内空气直至报警消除，同时加快其它仓体的扰动频率。

当然，本扰动吹扫系统的气源部分可以采用常压空气，则需要配置较粗的输气管道，所需空间大，安装维护不变，且影响美观。另外，本扰动吹扫系统的气源部分远离筒仓，故在筒仓附近没有电气设备，即使仓内发生二级报警，筒仓全部停电的情况下，该系统依然可以往仓体内喷气，加快仓体内空气置换速度，尽快消除报警。

泄爆系统由可以主动打开的预开启式泄爆门和不可主动打开的泄爆片组成。泄爆门可以由上位机控制主动打开，形成仓体的自然通风风道，避免瓦斯积累，而且节约能源；也可在仓体内压力达到一定值时，自动开启，安全泄爆，起到保护仓体的作用。如筒仓内出现意外发生爆炸时，强大的爆炸压力会将泄爆门和泄爆片全部冲开，在压力未达到筒仓的极限强度之前使爆炸产生的高温、高压燃烧产物和未燃物通过筒仓上的薄弱部分向无危险方向泄放，保护筒仓及仓上给煤车间不被强压破坏。筒仓所需要泄爆面积不小于筒仓容积的千份之一，位置优先布置于筒仓顶上室外区域，若筒仓顶部空间不足，可以部分布置于筒仓侧壁上。泄爆系统应能适用于各种环境，装置具有抗冻、防雨雪性能。优选实施例，泄爆门采用普兰德公司PLD-AZA-1600型泄爆门，泄爆片采用德国REMBE公司产品，质量稳定，性能优良。

控制系统为集中控制上述监测系统、瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统和泄爆系统的操作系统。控制系统可采用模块化设计，每套系统可控制一到四个筒仓，若有多个筒仓或仓群应用时，可将每套系统设为一个PLC子站，多个子站共用一个PLC主站的方式进行。该控制系统的功能包括：1.控制监测系统中各种传感器的实时监测，并接受各传感器传送的各种信号参数；2.在常规条件下，控制瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统和泄爆系统中相应装置的定时启停；3.分析监测系统中各传感器传送的信号参数，确定报警级别，相应控制瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统的强制启停；4.无线通讯功能，当系统发生报警时，通过无线通讯模块向相应的绑定手机发出无线提示信号。

优选实施例为：参照附图7所述，控制系统适用于四个筒仓，其包括可现场操作的上位机和远程控制的DCS控制中心，上位机通过RS485接口和以太网接口与DCS控制中心通讯。

控制系统可以通过触摸屏实现以下功能：可循环显示煤仓所有测量参数的巡检显示、煤仓所有测量参数的实时曲线和历史曲线查询如附图8所示、报警参数设定、实时报警和报警记录查询、瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统以及泄爆系统中相应装置定时启停或强制启停的各参数设置等。

本发明瓦斯治理系统的治理方法包括如下几种工况：

1、为正常运行工况，监测系统持续运行其正常监测程序，并将监测到的信号参数实时传送至控制系统，瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统定时启停抽排和扰动吹扫程序。如瓦斯抽排系统的抽排风机每隔2小时运行20分钟，扰动吹扫系统每隔1小时运行2分钟。可根据现场实际情况，调整定时运行时间。

2、当筒仓内监测系统发出一级报警时，控制系统强行启动抽排风机和扰动吹扫系统，直至报警消除后5分钟停止运行，系统恢复至定时运行状态；当筒仓内监测系统发出二级报警时，筒仓的动力系统断电导致瓦斯抽排风机断电，但可强行启动扰动吹扫系统持续工作，若仓内压力增大时泄爆门自动开启，行成仓体的自然通风，直至一级报警条件，后续按一级报警处理。同时到达二级报警时控制系统向有关负责安全人员发出短信提示。

3、当筒仓内监测系统发出烟雾或火焰报警时，控制系统强行停止对应筒仓的瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统，以免吹入大量空气进一步促进燃烧。

4、当筒仓处于进煤工况时，为减少扬尘，控制系统停止瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统；当筒仓处于出煤工况时，瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统不受影响，为正常运行工况。

此外，扰动吹扫系统中气源部分的空压机可设置两台，两台空压机设置成撬装气源，当储气罐压力降低到0.5MPA时，一台空压机启动，若一台空压机启动5分钟后，压力还没有上升，另一台空压机也启动，当储气罐压力大于0.7MPA时，空压机停止。还可以当报警仓数小于一半时，系统由一台空压机依次扰动吹扫；当报警仓数大于一半时，备用空压机启动，两台空压机共同工作，报警仓吹扫不停，其它仓依次吹扫，直至报警消除后5分钟。采用一用一备方式，每台空压机负担整个系统75％的负荷，更安全，维护量小，适合长期运行。

为了处理煤仓内有明火出现而仓内又无消防系统的情况，本发明治理系统还可以从扰动吹扫系统的进气端接入二氧化碳机和/或纯氮机，向仓内喷射二氧化碳或纯氮，起到控制危险进一步扩大的作用。

当监测系统发生二级报警时，由于筒仓动力系统断电导致抽排系统停止，筒仓内瓦斯浓度升高，本发明治理系统还可以从扰动吹扫系统的进气端接入高压风机，通过大风量吹扫，加快筒仓内瓦斯置换速度，缩短报警时长。

本发明可以全自动控制，也可通过上位机强制手动控制或现场就地操作。并且本发明模块化设计，可以实现快速拼接，适应不同的现场需求。本发明可实现自然通风、扰动通风、强制通风多种通风方式，在保证通风效果的前提下，节约能源。

本发明控制系统优化了网络架构，确保数据传输的准确、稳定。且本发明上位机内可保存历史记录、方便故障原因查询。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，包括监测系统、瓦斯抽排系统、扰动吹扫系统和控制系统，所述控制系统连接监测系统，并根据监测系统传送的信号参数控制瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统运行。

2.根据权利要求1所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述扰动吹扫系统的吹扫方向偏离煤仓中轴线，且向下倾斜。

3.根据权利要求1所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述扰动吹扫系统包括依次连接的气源部分、输气部分和喷气部分；所述气源部分和输气部分安装在煤仓外部，所述喷气部分穿过煤仓仓壁，其喷口位于煤仓内部。

4.根据权利要求3所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于：

所述气源部分包括空压机和与其连接的储气罐，且所述气源部分远离煤仓设置；

所述输气部分包括输气管道、气动阀和自动跟踪阀，所述输气管道包括与气源部分连接的主管道、与主管道连接的立管和与立管连接的水平环管，所述立管在垂直方向上连接至少两排水平环管，所述水平环管围绕煤仓外周设置且与喷气部分连接，所述气动阀设置在所述立管的进气端，所述自动跟踪阀设置在两排水平环管之间的立管上，所述自动跟踪阀在无压力或压力小于设定阈值时为封闭状态，当压力大于设定阈值时为打开状态；

所述喷气部分为与所述水平环管连接的喷气管道，所述喷气管道穿过煤仓仓壁，从煤仓外部向煤仓内部伸出。

5.根据权利要求4所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述立管在垂直方向上均匀设置四排水平环管，最高一排水平环管设置在仓体顶部向下约5米处，最低一排水平环管设置在仓体直面和锥面交叉处，所述每两层水平环管之间的间隔为5-7米。

6.根据权利要求4所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述每根水平环管上设置四根喷气管道，所述喷气管道相对于水平环管斜向下设置，且所述喷气管道的内部为弯曲流线形腔，使从喷气管道的喷头处喷射的气流方向向左或向右偏离喷气管道的中轴线，且每排水平环管上连接的喷气管道的喷头方向设置一致。

7.根据权利要求6所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述喷气管道相对于水平环管斜向下30度角设置，所述喷气管道内部的弯曲流线形腔设置为使从喷气管道的喷头处喷射的气流方向与喷气管道中轴线向左或向右偏离45度角。

8.根据权利要求4所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述气源部分包括两台空压机。

9.根据权利要求1所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述扰动吹扫系统的进气端还连接有二氧化碳机、纯氮机和高压风机中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述监测系统包括传感器和与传感器连接的数据传输装置及报警器，所述传感器为甲烷传感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器和火焰传感器中一种或多种。

11.根据权利要求1所述的煤仓瓦斯治理系统，其特征在于，所述瓦斯治理系统还包括泄爆系统，所述泄爆系统包括可主动打开的预开启式泄爆门和不可主动打开的泄爆片，所述泄爆门和泄爆片设置于煤仓顶部或煤仓侧壁上部。

12.一种使用如权利要求1至11任一项所述的煤仓瓦斯治理系统的瓦斯治理方法，其特征在于该方法包括：

工况一，正常工况下，监测系统持续运行并将信号参数实时传送至控制系统，瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统定时启停；

工况二，当监测系统监测到瓦斯含量高于报警值时，控制系统强行启动扰动吹扫系统，并根据瓦斯含量强行启动瓦斯抽排系统或使瓦斯抽排系统断电，直至报警消除后，系统恢复至工况一运行；

工况三，当监测系统监测到烟雾或火焰信号时，控制系统强行停止煤仓的瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统；

工况四，当煤仓进煤时，控制系统停止瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统的运行。

13.根据权利要求12所述的煤仓瓦斯治理方法，其特征在于，所述瓦斯含量的报警值包括一较低的一级报警值以及一较高的二级报警值，所述工况二具体包括：

一级报警处理，当监测系统监测到瓦斯含量高于一级报警值且低于二级报警值时，控制系统强行启动瓦斯抽排系统和扰动吹扫系统，直至报警消除2～10分钟后，系统恢复至工况一运行；

二级报警处理，当监测系统监测到瓦斯含量高于二级报警值时，控制系统使瓦斯抽排系统断电，并强行启动扰动吹扫系统，直至瓦斯含量低于二级报警值后，按一级报警处理。

14.根据权利要求12所述的煤仓瓦斯治理方法，其特征在于，所述瓦斯治理系统还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块可与一个或多个手机绑定，当煤仓内监测系统发出报警时，所述无线通讯模块向绑定手机发出报警信号。