CN107435554B - 瓦斯掺混系统及瓦斯掺混浓度控制方法 - Google Patents

瓦斯掺混系统及瓦斯掺混浓度控制方法 Download PDF

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Abstract

瓦斯掺混系统及瓦斯掺混浓度控制方法,属于环保节能领域，所述瓦斯掺混系统，由混合器、管道及阀门组成，所述混合器由混合瓦斯管道、混合腔、旋流叶片、抽排瓦斯管道组成，抽排瓦斯管道穿过混合瓦斯管壁伸入到混合瓦斯管道，旋流叶片设置在抽排瓦斯管道上并以抽排瓦斯管道为轴旋转；抽排瓦斯管道末端的管壁上均匀设置若干抽排瓦斯喷孔，使抽排瓦斯均匀喷入通风瓦斯或新风内。抽排瓦斯与通风瓦斯或新风在混合器内均匀混合；甲烷浓度传感器根据掺混浓度设定值和甲烷浓度传感器的示数调整抽排瓦斯调节阀的开度，达到浓度控制目标。本发明确保传感器安装处甲烷浓度的均匀性，大幅提高掺混浓度控制精度。

Description

瓦斯掺混系统及瓦斯掺混浓度控制方法
技术领域
本发明属于环保节能领域，具体涉及瓦斯掺混系统及瓦斯掺混浓度控制方法。
背景技术
过去煤矿瓦斯都直接排放大气，既污染环境又浪费能源；近年来瓦斯利用的比例逐年提高。瓦斯利用中的一个关键环节就是抽排瓦斯与通风瓦斯或抽排瓦斯与新风的掺混，以及掺混后瓦斯浓度的调节和控制。瓦斯掺混和浓度控制系统不但为瓦斯利用装置提供浓度、流量稳定的气源，而且在各种意外情况下还应隔绝瓦斯来源与瓦斯利用装置，起到安全保护作用。
中国专利申请号是2014100783389中公开了一种水封阻火式乏风瓦斯掺混装置，它存在体积大，占地面积大，在较短距离内的混合效果不好的缺点，且不能对瓦斯掺混浓度进行精度控制，存在安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
1、抽排瓦斯与通风瓦斯或抽排瓦斯与新风能在短距离内均匀掺混。
2、能准确、及时检测到瓦斯浓度。
3、能够在各种意外情况快速切断瓦斯来源，并妥善处理混合气。
本发明的技术方案：瓦斯掺混系统，由混合器、管道及阀门组成，其特征是所述混合器由混合瓦斯管道、混合腔、旋流叶片、抽排瓦斯管道组成，抽排瓦斯管道穿过混合瓦斯管壁伸入到混合瓦斯管道，旋流叶片设置在抽排瓦斯管道上并以抽排瓦斯管道为轴旋转；抽排瓦斯管道末端的管壁上均匀设置若干抽排瓦斯喷孔，使抽排瓦斯均匀喷入通风瓦斯或新风内；
所述阀门包括有抽排瓦斯调节阀、放散阀和快速切断阀；
抽排瓦斯调节阀安装在混合器入口前面，在混合器出口下游设置甲烷浓度传感器，在甲烷浓度传感器下游设置快速切断阀，在甲烷浓度传感器与快速切断阀之间的管路上且靠近快速切断阀的位置设置放散阀；在快速切断阀下游设置瓦斯利用装置。
旋流叶片与安装旋流叶片的抽排瓦斯管道轴线之间的夹角为15°～20°；
旋流叶片可使混合前的通风瓦斯或新风在管道内适度旋转，以改善混合效果；
抽排瓦斯与通风瓦斯或新风在混合器内均匀混合；甲烷浓度传感器根据掺混浓度设定值和甲烷浓度传感器的示数调整抽排瓦斯调节阀的开度，达到浓度控制目标；
当甲烷浓度超限或其他意外情况时，快速切断阀切断混合瓦斯管道与瓦斯利用装置的联系；在快速切断阀切断时开启放散阀，使混合瓦斯管路内的残留瓦斯放散排空；浓度适中的混合瓦斯进入瓦斯利用装置。
混合器出口与甲烷浓度传感器之间的距离L1不小于10m且L1≥C1·D；D为混合瓦斯管道内径（单位m）；C1为常数，取值为6～8。
甲烷浓度传感器安装距离要求，是为了给抽排瓦斯与通风瓦斯或新风混合留出足够的空间，确保在甲烷浓度传感器安装截面处的甲烷浓度均匀、一致。
快速切断阀与瓦斯传感器之间距离L2≥Vmax·(T1+T2)；
其中，Vmax为混合瓦斯管道最大设计流速（单位m/s）；T1为甲烷浓度传感器反应时间（单位s），T2为快速切断阀动作时间（单位s）。
本发明的有益效果：
1、实现均匀混合的距离很短，掺混装置实际上只是在常规管道内部增加设备，不需要额外占用空间；
2、甲烷浓度传感器安装距离要求的提出，确保传感器安装处甲烷浓度的均匀性，大幅提高掺混浓度控制精度；
3、快速切断阀安装距离要求的提出，确保掺混系统的安全性。
附图说明
图1是本发明瓦斯掺混系统的工艺流程图。
图2是混合器结构示意图。
图3是混合器截面图。
图中，1、混合器，2、抽排瓦斯管道，3、混合瓦斯管道，4、旋流叶片，5、抽排瓦斯喷孔，6、抽排瓦斯调节阀，7、甲烷浓度传感器，8、放散阀，9、快速切断阀，10、瓦斯利用装置。
具体实施方式
图1、图2所示，瓦斯掺混系统由混合器1、管道及阀门组成，其特征是所述混合器由抽排瓦斯管道2、混合瓦斯管道3、旋流叶片4组成，抽排瓦斯管道2穿过混合瓦斯管道管壁伸入到混合瓦斯管道内，旋流叶片4设置在抽排瓦斯管道上并以抽排瓦斯管道为轴旋转；抽排瓦斯管道末端的管壁上均匀设置若干抽排瓦斯喷孔5，使抽排瓦斯均匀喷入通风瓦斯或新风内；
所述阀门包括有抽排瓦斯调节阀、放散阀和快速切断阀；
抽排瓦斯调节阀6安装在混合器入口前面，在混合器出口下游设置甲烷浓度传感器7，在甲烷浓度传感器下游设置快速切断阀9，在甲烷浓度传感器与快速切断阀之间的管路上且靠近快速切断阀的位置设置放散阀8；在快速切断阀下游设置瓦斯利用装置10。
旋流叶片与安装旋流叶片的管道轴线之间的夹角为15°～20°；
旋流叶片可使混合前的通风瓦斯或新风在管道内适度旋转，以改善混合效果；
抽排瓦斯与通风瓦斯或新风在混合器内均匀混合；甲烷浓度传感器根据掺混浓度设定值和甲烷浓度传感器的示数调整抽排瓦斯调节阀的开度，达到浓度控制目标；当甲烷浓度超限或其他意外情况时，快速切断阀切断混合瓦斯管道与瓦斯利用装置的联系；在快速切断阀切断时开启放散阀，使混合瓦斯管路内的残留瓦斯放散排空；浓度适中的混合瓦斯进入瓦斯利用装置。
甲烷浓度传感器根据掺混浓度设定值和甲烷浓度传感器的示数调整抽排瓦斯调节阀的开度，达到浓度控制目标。掺混浓度设定值范围为1%～3%。甲烷浓度传感器的示数与设定值的差值为ΔC。当ΔC为0.05%～0.1%时，抽排瓦斯调节阀开度减小2%；当ΔC为0.1%～0.2%时，抽排瓦斯调节阀开度减小5%；当ΔC大于0.2%时，抽排瓦斯调节阀关闭，快速切断阀切断同时开启放散阀。当ΔC为-0.1%～-0.05%时，抽排瓦斯调节阀开度增大2%；当ΔC为-0.2%～-0.1%时，抽排瓦斯调节阀开度增大5%；当ΔC小于-0.2%时，抽排瓦斯调节阀开度增大10%。调节阀调整时，每次动作的间隔时间必须大于60s；当ΔC大于0.2%时，抽排瓦斯调节阀关闭动作立即执行。
混合器出口与甲烷浓度传感器之间的距离L1不小于10m且L1≥C1·D；D为混合瓦斯管道内径（单位m）；C1为常数，取值为6～8。
甲烷浓度传感器安装距离要求，是为了给抽排瓦斯与通风瓦斯或新风混合留出足够的空间，确保在甲烷浓度传感器安装截面处的甲烷浓度均匀、一致。
快速切断阀与瓦斯传感器之间距离L2≥Vmax·(T1+T2)；
其中，Vmax为混合瓦斯管道最大设计流速（单位m/s）；T1为甲烷浓度传感器反应时间（单位s），T2为快速切断阀动作时间（单位s）。

Claims (1)

1.瓦斯掺混浓度控制方法，其特征是抽排瓦斯与通风瓦斯或新风在混合器内均匀混合；甲烷浓度传感器根据掺混浓度设定值和甲烷浓度传感器的示数调整抽排瓦斯调节阀的开度，达到浓度控制目标；掺混浓度设定值为1%~3%；甲烷浓度传感器的示数与设定值的差值为△C，当△C为0.05%~0.1%时，抽排瓦斯调节阀开度减小2%；当△C为0.1%~0.2%时，抽排瓦斯调节阀开度减小5%；当△C大于0.2%时，抽排瓦斯调节阀关闭快速切断阀切断同时开启放散阀；当△C为-0.1%~-0.05%时，抽排瓦斯调节阀开度增大2%；当△C为-0.2%~-0.1%时，抽排瓦斯调节阀开度增大5%；当△C小于-0.2%时，抽排瓦斯调节阀开度增大10%；调节阀调整时，每次动作的间隔时间大于60秒，当△C大于0.2%时，抽排瓦斯调节阀关闭动作立即执行；当甲烷浓度超限或其他意外情况时，快速切断阀切断混合瓦斯管道与瓦斯利用装置的联系；在快速切断阀切断时开启放散阀，使混合瓦斯管路内的残留瓦斯放散排空；浓度适中的混合瓦斯进入瓦斯利用装置；所述混合器由混合瓦斯管道、旋流叶片、抽排瓦斯管道组成，抽排瓦斯管道穿过混合瓦斯管壁伸入到混合瓦斯管道，旋流叶片设置在抽排瓦斯管道上并以抽排瓦斯管道为轴旋转；抽排瓦斯管道末端的管壁上均匀设置若干抽排瓦斯喷孔，使抽排瓦斯均匀喷入通风瓦斯或新风内；抽排瓦斯调节阀安装在混合器入口前面，在混合器出口下游设置甲烷浓度传感器，在甲烷浓度传感器下游设置快速切断阀，在甲烷浓度传感器与快速切断阀之间的管路上且靠近快速切断阀的位置设置放散阀；在快速切断阀下游设置瓦斯利用装置。
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