CN106837407A - 一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置。本发明由装置主箱体、装置水箱体、瓦斯抽采进气口、瓦斯负压抽采口、冷凝系统、压力调节系统、控制系统、放水排渣系统、水位监测系统、水渣搅拌器、压力监测系统、封隔板导向槽、封隔板组成，装置主箱体内设置装置水箱体，装置水箱体由封隔板分成上下水箱，冷凝系统可冷凝瓦斯中的水蒸汽并聚积流入水箱内，水位监测器和压力监测器连接控制系统，使得控制系统控制封隔板开合并且控制压力调节系统调节压力，水渣可通过水渣搅拌器搅拌混匀后经放水排渣系统排出。本发明系统运行稳定、抗干扰性强、布设方便、全程自动化、无需人为操作干涉、连续不间断、高效运行。

Description

一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置

技术领域

本发明属于瓦斯抽采领域，涉及一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置。

背景技术

煤矿开采过程中，由于煤层中赋存大量瓦斯气体，为了安全绿色开采，需要把瓦斯气体从煤层中抽取出来并收集再利用，目前煤层瓦斯抽采方式主要是负压抽采。瓦斯抽采过程中在负压作用下，煤层中所含有的水、煤渣等进入瓦斯抽采管路，水、煤渣渐渐积累在瓦斯抽采管路中堵塞抽采管路，瓦斯气体难以及时进入主抽采管，影响瓦斯抽采，给煤矿安全生产带来隐患,因此需要及时排出水、渣。

瓦斯抽采放水排渣装置是将煤渣、水汇集于一处集中处理的一种装置,目前大多数瓦斯抽采装置是通过负压进行瓦斯抽采，在抽采瓦斯的过程中，煤渣、水、瓦斯混合在一起进入到放水器中，通常需要人工放水排渣，水位监测和水渣排出过程凭经验操作，存在放水排渣劳动量大、浪费人力物力、排放不及时等问题，目前有一部分瓦斯抽采放水排渣装置通过浮漂等水位检测装置监测水箱内水位，在导通大气自动放水排渣，由于瓦斯抽采过程中采用负压抽采，箱体水渣集满需停止负压抽采，导通大气自动放水排渣，导致瓦斯抽采过程瓦斯抽采和放水排渣过程无法同时进行且相互影响，瓦斯抽采无法连续，存在周期性间隔，降低了瓦斯抽采效率。瓦斯抽采过程中瓦斯气体中存在大量水蒸气，在后期仍需进行干燥瓦斯气体的工序，降低瓦斯气体含水率，提高瓦斯浓度。目前大部分瓦斯抽采装置并未存在解决瓦斯含水率高的问题；目前大部分瓦斯抽采装置没有装置自动清洗功能，需要人工清洗，而且存在装置清洗困难、清洗不干净、劳动量大、操作困难等一系列问题，最终导致设备维护不足，减少设备使用年限。

发明内容

本发明所解决现有技术中存在的技术问题是浪费人力物力、排放不及时、抽采装置及抽采管路易堵塞、瓦斯抽采过程瓦斯负压抽采与放水排渣过程相互影响不能同步抽采过程间断不连续、设备装置不能自动清洗等问题，希望借助一种电气设备实现放水排渣的自动化，无需人工干预，降低生产成本，而且实现水渣一次排出，防止渣体在抽采装置内部集聚导致抽采系统堵塞，从而实现瓦斯安全高效抽采。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，由装置主箱体、装置水箱体、瓦斯抽采进气口、瓦斯负压抽采口、冷凝系统、压力调节系统、控制系统、放水排渣系统、水渣搅拌器、水位监测系统、压力监测系统、封隔板导向槽、封隔板组成；所述装置主箱体的顶部两侧分别设置瓦斯抽采进气口和瓦斯负压抽采口，所述装置主箱体内设置装置水箱体，所述瓦斯抽采进气口连通入装置水箱体内部；所述装置水箱体由设置在中部的可开合的封隔板分成上水箱和下水箱，所述封隔板设置在封隔板板导向槽中，所述水渣搅拌器设置在装置水箱体的底部，所述水位监测系统和压力监测系统均设置在上下水箱内侧壁上；在装置水箱体外部的装置主箱体内部一侧从上到下还设置有冷凝系统、压力调节系统、控制系统和放水排渣系统；所述冷凝系统由冷凝室和冷凝室内部的螺旋冷凝器组成，所述螺旋冷凝器竖直设置且上端与瓦斯负压抽采口连接，所述冷凝室上设置气口和水口，使得其与装置水箱体连通，使得冷凝水可流入装置水箱体；所述压力调节系统由压力补偿器、第一压力补偿口和第二压力补偿口组成，用于调节上下水箱的气压；所述控制系统与压力监测系统和水位监测系统连接进行数据监测，用于启动水渣搅拌器和水渣排放泵并控制压力调节系统进行压力调节；所述放水排渣系统由水渣排放泵和泵室组成，所述泵室与装置水箱体的底部连通，且泵室通过开设水渣排放口与装置主箱体底部连通，所述水渣排放口延伸到装置主箱体外部。

进一步，所述封隔板是由上下两块密封板组成，封隔板安装在封隔板导向槽内，可由控制系统控制打开、闭合，所述封隔板的闭合处设置有一圈用于密封的橡胶圈。

进一步，所述水位监测系统是指位于封隔板上下两侧的两个水位监测器，即位于上水箱侧壁上靠近封隔板位置的第一水位监测器和位于下水箱侧壁上靠近水箱底部位置的第二水位监测器，第一水位监测器和第二水位监测器都连接于控制系统。

进一步，所述压力监测系统是指位于封隔板上下两侧的两个压力监测器，即位于上水箱侧壁上靠近水箱顶部位置的第一压力监测器和位于下水箱侧壁上靠近封隔板位置的第二压力监测器，第一压力监测器和第二压力监测器都连接于控制系统，所述控制系统控制压力调节系统调节上下水箱的气压。

进一步，所述压力调节系统在封隔板上下两侧的水箱内壁上各有一压力补偿口，即位于上水箱的第一压力补偿口和位于下水箱的第二压力补偿口，压力调节系统通过压力补偿口平衡封隔板上下两个水箱内气压。

进一步，所述水渣搅拌器位于水箱内底部，通过水渣搅拌器搅拌水箱底部沉积的渣体与水均匀混合再由水渣排放泵排到装置主箱体外部。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在技术方面，改变了放水器堵塞时，人工排水，清理煤渣，费时费力的方式，利用水位监测和压力监测，自动监测放水器内水位的高度和水箱气压，控制系统智能控制、自动化放水排渣，利用封隔板可控开合使得上部水箱抽采工作和下部水箱放水排渣工作互相不受影响，保证了瓦斯抽采工作的连续性，改变以往瓦斯抽采设备间断工作抽采弊端，实现全程瓦斯抽采与放水排渣不间断无干扰影响的高效运行，提高工作效率；通过加入螺旋冷凝系统，极大地改善了瓦斯含水率问题，提高了抽采瓦斯浓度，避免了后期干燥瓦斯气体的工序，省时、省力，通过设计自动清洗过程，极大方便操作人员清洗设备难度，简单、方便、快捷，与此同时极大延长装置的使用寿命；在安全方面，及时进行放水排渣，使瓦斯抽采能够按照正常连续不间断的运行，减小安全隐患；在经济方面，使放水和排渣进行自动化，不需要人工进行清理，极大的节省了人力成本和物力成本。本发明系统运行稳定、抗干扰性强、具有布设方便、全程自动化、无需人为操作干涉、连续不间断、高效运行。

附图说明

图1为本发明的结构正视图。

图2为本发明工作时封隔板未闭合的结构正视图。

图3为本发明工作时封隔板正在闭合的结构正视图。

图4为本发明工作时封隔板闭合排水排渣的结构正视图。

图5为本发明封隔板未闭合的结构俯视图。

图6为本发明封隔板闭合的结构俯视图。

图7为本发明工作实现的逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-6所示，一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，由装置主箱体19、装置水箱体21、瓦斯抽采进气口1、瓦斯负压抽采口2、冷凝系统3、压力调节系统6、控制系统8、放水排渣系统9、水位监测系统、水渣搅拌器13、压力监测系统、封隔板导向槽15、封隔板16组成。

所述装置主箱体19的顶部两侧分别设置瓦斯抽采进气口1和瓦斯负压抽采口2，所述装置主箱体19内设置装置水箱体21，所述瓦斯抽采进气口1连通入装置水箱体21内部；所述水渣搅拌器13设置在装置水箱体21的底部，通过水渣搅拌器13搅拌水箱底部沉积的渣体与水均匀混合再由水渣排放泵排到装置主箱体19外部；所述装置水箱体21由设置在其中部的可开合的封隔板16分成上水箱和下水箱，封隔板闭合状态使得在上水箱进行的瓦斯抽采活动与下水箱中进行的排渣放水活动互相不受影响，所述封隔板16设置在封隔板板导向槽15中，封隔板16是由上下两块密封板组成，可通过水位监测系统监控水位信息并由控制系统8控制打开、闭合，所述封隔板的闭合处设置有一圈用于密封的橡胶圈20，由于上下两块密封板闭合密封并与密封板闭合区间液体共同封闭，增强密封效果，防止在排水排渣过程中影响瓦斯负压抽采。

在装置水箱体外部的装置主箱体内部一侧从上到下设置冷凝系统3、压力调节系统6、控制系统8和放水排渣系统9，所述控制系统8控制压力调节系统6和放水排渣系统9的工作。

所述冷凝系统3由冷凝室和冷凝室内部的螺旋冷凝器4组成，螺旋冷凝器是冷凝系统3中冷凝含有水蒸气的瓦斯气体装置，螺旋冷凝器4通过增大与含有水蒸气的瓦斯气体接触面积与回路，增强气体中水蒸气冷凝，目的是提高瓦斯浓度，降低含水率，所述螺旋冷凝器4竖直设置且上端与瓦斯负压抽采口2连接，螺旋冷凝器4采用竖直安置防止冷凝水聚集在螺旋冷凝器内，影响瓦斯抽采含水率，所述冷凝室上设置气口和水口，使得其与装置水箱体气连通，也使得冷凝水受到重力作用流进水箱内。

所述压力调节系统6由压力补偿器、第一压力补偿口5和第二压力补偿口7组成，所述压力调节系统6在封隔板上下两侧的水箱内壁上各有一压力补偿口，即位于上水箱的第一压力补偿口5和位于下水箱的第二压力补偿口7，压力调节系统通过压力补偿口平衡封隔板上下两个水箱内气压。

所述控制系统与压力监测系统和水位监测系统相连接用于数据监控，所述水位监测系统和压力监测系统均设置在装置水箱体内侧壁上，所述水位监测系统是指位于封隔板上下两侧的两个水位监测器，即位于上水箱侧壁上靠近封隔板位置的第一水位监测器17和位于下水箱侧壁上靠近水箱底部位置的第二水位监测器12，第一水位监测器17和第二水位监测器12都连接于控制系统8；两个水位监测装置的值是根据液体压强公式P=ρgh计算得到，即示数分别表示为h₁、h₂，当h₁＞0且h₂＞0时，即水渣混合液体水位在第一水位监测器17上，如图3所示，控制系统8控制封隔板16沿封隔板导向槽15移动闭合；当h₁＞0且h₂=0时，即水渣混合液体水位在第一水位监测器17上且第二水位监测器12监测水位为零，即下部水箱内水渣排完。

所述压力监测系统是指位于封隔板16上下两侧的两个压力监测器，即位于上水箱侧壁上靠近水箱顶部位置的第一压力监测器18和位于下水箱侧壁上靠近封隔板位置的第二压力监测器14，第一压力监测器18和第二压力监测器14都连接于控制系统8，所述控制系统8控制压力调节系统6调节上下水箱的气压；用于监测在封隔板16闭合封闭后排水排渣导致上下水箱气压不同，由于封隔板16上水箱采用负压抽采瓦斯，即p_n为抽采负压值，而封隔板16下水箱由于水渣排放泵10排水排渣导致真空影响排水排渣过程，在一定程度上可能导致封隔板16损坏而且在后期封隔板16打开时由于上下水箱压差过大封隔板16无法打开；第一压力监测器18、第二压力监测器14监测数据分别为p₁、p₂，当装置未开始负压抽采工作时，p₁=p₂=p₀，p₀为大气压值；当负压抽采时即p₁=p_n，p_n为瓦斯抽采负压值，即p₁≠p₂，控制系统8控制压力调节系统6调节上下水箱气压，防止上下水箱由于气压不均损坏同时方便后期封隔板16打开。

所述排渣放水系统9由水渣排放泵10和泵室组成，所述泵室与装置水箱体的底部连通，且泵室通过开设水渣排放口11与装置主箱体底部连通，所述水渣排放口11延伸到装置主箱体外部，由于水渣混合液体中渣体沉淀聚集在水箱底部，在排出箱体时容易堵塞管路，在封隔板闭合状态下，如图4所示，通过水渣搅拌器13搅拌水箱底部沉积的渣体与水均匀混合，再由水渣排放泵10经水渣排放口11排出箱体。

本发明的工作原理如图7所示，本发明涉及放水排渣装置开启后，压力监测系统、水位监测系统和冷凝系统开启进行工作，封隔板处于打开状态，此时压力监测系统监测到上水箱和下水箱压力相等，即监测数据p₁=p₂=p₀，p₀为大气压值，由于水箱中没有水，水位监测系统监测不到水位，即监测数据h₁=h₂=0；瓦斯、水、渣体等混合物从瓦斯抽采进气口1进入装置水箱体21，瓦斯经过冷凝系统3后从瓦斯负压抽采口2出装置主箱体19，瓦斯中的水、渣体等混合物靠自身重力作用落入装置水箱体，瓦斯中的水蒸气通过冷凝系统3中竖直安置的螺旋冷凝器4凝结成水，经自身重力作用进入装置水箱体19；随着水箱内水、渣体等混合物的积累，下水箱设置的第二水位监测器12可监测到数据，则监测数据h₂≠0，随着水、渣体等混合物越积越多，水位开始上升，当水位超过到上水箱设置的第一水位监测器17时，则监测数据h₁＞0，此时控制系统8可根据监测数据满足h₁＞0且h₂≠0的条件，从而控制封隔板16沿封隔板导向槽15移动闭合，如图6所示，同时控制系统控制启动水渣搅拌器13和水渣排放泵10，进行放水排渣；此时因为封隔板的闭合，导致上水箱和下水箱的压力变化，第一压力监测器18和第二压力监测器14监测数据分别为p₁、p₂，上水箱进行负压抽采，则p₁=p_n，p_n为抽采负压压力，因此p₁≠p₂，此时控制系统8控制压力调节系统6调节上下水箱气压，防止上下水箱由于气压不均损坏同时方便后期封隔板16打开；放水排渣完成后，下水箱中水位降低到接近底部，第二水位传感器12监测数据h₂=0，而上水箱中因为封隔板封闭时有积水，因此第一水位传感器17监测数据h₁＞0，此时控制系统8可根据监测数据满足h₁＞0且h₂=0的条件，控制封隔板16再次打开，如图5所示，同时水渣搅拌器13和水渣排放泵10停止工作；继续进入水、渣体等混合物积累的过程，当满足h₁＞0且h₂≠0的条件时，控制系统控制封隔板16沿封隔板导向槽15移动闭合，进行放水排渣，如此连续反复，使得瓦斯抽采与放水排渣过程互不影响，各自独立工作运行且抽采过程间断不连续。在完成瓦斯抽采时将瓦斯抽采进口直接连接清水管，能够自动清洗装置内部箱体与设备，全程自动化、无需人为操作干涉、连续不间断、高效运行。

本项发明的保护范围不限于说明书上的内容，凡是与上述实施结构相同，或者依据本发明技术原理所作的技术变形，均属于本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，由装置主箱体、装置水箱体、瓦斯抽采进气口、瓦斯负压抽采口、冷凝系统、压力调节系统、控制系统、放水排渣系统、水渣搅拌器、水位监测系统、压力监测系统、封隔板导向槽、封隔板组成；所述装置主箱体的顶部两侧分别设置瓦斯抽采进气口和瓦斯负压抽采口，所述装置主箱体内设置装置水箱体，所述瓦斯抽采进气口连通入装置水箱体内部；所述装置水箱体由设置在中部的可开合的封隔板分成上水箱和下水箱，所述封隔板设置在封隔板板导向槽中，所述水渣搅拌器设置在装置水箱体的底部，所述水位监测系统和压力监测系统均设置在上下水箱内侧壁上；在装置水箱体外部且在装置主箱体内部的一侧从上到下还设置有冷凝系统、压力调节系统、控制系统和排渣放水系统；所述冷凝系统由冷凝室和冷凝室内部的螺旋冷凝器组成，所述螺旋冷凝器竖直设置且上端与瓦斯负压抽采口连接，所述冷凝室上设置气口和水口，使得其与装置水箱体连通，使得冷凝水可流入装置水箱体；所述压力调节系统由压力补偿器、第一压力补偿口和第二压力补偿口组成，用于调节上下水箱的气压；所述控制系统与压力监测系统和水位监测系统连接进行数据监测，用于启动水渣搅拌器和水渣排放泵并控制压力调节系统进行压力调节；所述排渣放水系统由水渣排放泵和泵室组成，所述泵室与装置水箱体的底部连通，且泵室通过开设水渣排放口与装置主箱体底部连通，所述水渣排放口延伸到装置主箱体外部。

2.如权利要求1所述的一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，所述封隔板是由上下两块密封板组成，封隔板安装在封隔板导向槽内，可由控制系统控制打开、闭合，所述封隔板的闭合处设置有一圈用于密封的橡胶圈。

3.如权利要求2所述的一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，所述水位监测系统是指位于封隔板上下两侧的两个水位监测器，即位于上水箱侧壁上靠近封隔板位置的第一水位监测器和位于下水箱侧壁上靠近水箱底部位置的第二水位监测器，第一水位监测器和第二水位监测器都连接于控制系统。

4.如权利要求3所述的一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，所述压力监测系统是指位于封隔板上下两侧的两个压力监测器，即位于上水箱侧壁上靠近水箱顶部位置的第一压力监测器和位于下水箱侧壁上靠近封隔板位置的第二压力监测器，第一压力监测器和第二压力监测器都连接于控制系统，所述控制系统控制压力调节系统调节上下水箱的气压。

5.如权利要求4所述的一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，所述压力调节系统在封隔板上下两侧的水箱内壁上各有一压力补偿口，即位于上水箱的第一压力补偿口和位于下水箱的第二压力补偿口，压力调节系统通过压力补偿口平衡封隔板上下两个水箱内气压。

6.如权利要求5所述的一种瓦斯抽采管路连续自动化放水排渣装置，其特征在于，所述水渣搅拌器位于水箱内底部，通过水渣搅拌器搅拌水箱底部沉积的渣体与水均匀混合再由水渣排放泵排到装置主箱体外部。