CN108085078B - 一种抽排瓦斯脱水器 - Google Patents

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    • B01D53/265Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)

Abstract

本发明涉及煤矿瓦斯抽排技术领域,尤其涉及一种抽排瓦斯脱水器。包括瓦斯抽取泵和瓦斯冷凝器。瓦斯冷凝器包括隔板、形成于所述隔板一侧的制冷剂通道、形成于所述隔板另一侧的瓦斯气体通道;所述制冷剂通道包括间隔设置的多个第一腔体;瓦斯气体通道包括间隔设置的多个第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体一一对应并且关于所述隔板对称设置;所述瓦斯气体通道的入口与所述瓦斯抽取泵的出口通过第一管道连通,所述瓦斯气体通道设有冷凝水出口。所述第一腔体中的低浓度瓦斯气体与在所述第二腔体中的制冷剂通过位于第一腔体和第二腔体之间的隔板进行热交换,使得低浓度瓦斯气体中的蒸汽分子降温凝结成液态水,经冷凝水出口排出。

Description

一种抽排瓦斯脱水器
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽排技术领域,尤其涉及一种抽排瓦斯脱水器。
背景技术
煤矿生产中产生的瓦斯需要经瓦斯排放站进行排放。煤矿瓦斯的湿度很大大约为10%-30%,温度大约为45℃-60℃,瓦斯浓度大约为4%-10%。现有技术中无论是旋管式脱水技术还是离心式脱水技术都无法完成瓦斯的脱水处理。
发明内容
本发明为解决上述技术问题, 本发明提供一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于,包括瓦斯抽取泵和瓦斯冷凝器;
所述瓦斯冷凝器包括隔板、形成于所述隔板一侧的制冷剂通道、形成于所述隔板另一侧的瓦斯气体通道;
所述制冷剂通道包括间隔设置的多个第一腔体;所述瓦斯气体通道包括间隔设置的多个第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体一一对应并且关于所述隔板对称设置;
所述瓦斯气体通道的入口与所述瓦斯抽取泵的出口通过第一管道连通,所述瓦斯气体通道设有冷凝水出口。
上述技术方案中,采用双腔式的瓦斯冷凝器相较于单腔式换热片的换热效率提高了15%。所述第一腔体中的低浓度瓦斯气体与在所述第二腔体中的制冷剂通过位于第一腔体和第二腔体之间的隔板进行热交换,使得低浓度瓦斯气体中的蒸汽分子降温凝结成液态水,经所述冷凝水出口排出。
作为优选,所述瓦斯冷凝器还包括:第一板体,在所述隔板的一侧与所述隔板形成所述制冷剂通道;第二板体,在所述隔板的另一侧与所述隔板形成所述瓦斯气体通道;所述第一板体包括与所述隔板焊接在一起的第一接触部,所述第一接触部使得所述制冷剂通道被分隔为多个所述第一腔体; 所述第二板体包括与所述隔板焊接在一起的第二接触部,所述第二接触部使得所述瓦斯气体通道被分隔为多个所述第二腔体。所述第一接触部和所述第二接触部有利于使得其所在工质流道中的工质加大流速和碰撞,有利于制冷剂通道和瓦斯气体通道中工质的充分换热;并且有利于瓦斯气体所述第二腔体中紧贴所述第二腔体的内壁形成旋流并且在贴壁处凝结成膜。
作为优选,所述第一板体包括凸起于相邻的两个所述第一接触部之间的第一凸起部;所述第一凸起部与所述隔板之间的距离,沿靠近所述第一接触部的方向逐渐减小。
作为优选,所述第二板体包括凸起于相邻的两个所述第二接触部之间的第二凸起部;所述第二凸起部与所述隔板之间的距离,沿靠近所述第二接触部的方向逐渐减小。
作为优选,所述第一接触部与所述隔板通过激光焊接在一起;所述第二接触部与所述隔板通过激光焊接在一起。
作为优选,所述第一接触部与所述隔板的焊缝宽度为0.5mm-10mm;所述第二接触部与所述隔板的焊缝宽度为0.5mm-10mm。较大的焊缝宽度提高了焊接位置处的强度,提高了换热器的承压能力和使用寿命。
作为优选,所述冷凝水出口设于瓦斯气体通道的底部。使得所述第二腔体中凝结成膜的冷凝水在重力作用下经所述冷凝水出口排出。
作为优选,所述制冷剂通道和所述瓦斯气体通道中的工质流向相反。
作为优选,所述第一板体、所述隔板和所述第二板体为不锈钢材质。
作为优选,所述第一板体、所述隔板和所述第二板体为碳钢材质。
附图说明
图1本发明实施例的抽排瓦斯脱水器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都收到专利法的保护。
实施例一
如图1为一种抽排瓦斯脱水器,包括瓦斯抽取泵1和瓦斯冷凝器2。瓦斯冷凝器2包括叠放在一起的第一板体21、隔板22、第二板体23,第一板体21和第二板体23分别位于隔板22的上表面和下表面。第一板体21和隔板22的四周焊接在一起,使得在隔板22与第一板体21之间形成制冷剂通道。第二板体23和隔板22的四周焊接在一起,使得隔板22与第二板体23之间形成瓦斯气体通道。
第一板体21包括多个第一接触部211,采用激光将第一接触部211与隔板22焊接在一起,将位于第一板体21和隔板22之间的制冷剂通道分隔为多个相互连通的第一腔体241。第一板体21位于相邻的两个第一接触部211之间的部分朝向远离隔板22的方向凸起,形成第一凸起部212。第二板体23包括多个第二接触部231,采用激光将第二接触部231与隔板22焊接在一起,将位于第二板体23和隔板22之间的瓦斯气体通道分隔为多个相互连通的第二腔体251。第二板体23位于相邻的两个第二接触部231之间的部分朝向远离隔板22的方向凸起,形成第二凸起部232。第一接触部211与第二接触部231一一对应,分别与隔板22同一位置点处的上下表面焊接在一起,使得第一腔体241和第二腔体251相互对称的设置在隔板22两侧。第一凸起部212与隔板22之间的距离,沿靠近第一接触部211的方向逐渐减小,第二凸起部232与隔板22之间的距离,沿靠近第二接触部231的方向逐渐减小。
在制冷剂通道中通入制冷剂,制冷剂通道的出口通过管道连接至压缩机,压缩机的出口通过管道连接至制冷剂通道的入口,形成制冷剂循环。瓦斯气体通道的入口与瓦斯抽取泵2通过管道3连通。瓦斯抽取泵2将煤层中的瓦斯气体抽排进入瓦斯气体通道。低浓度高湿度的煤矿瓦斯气体进入到第二腔体中,制冷剂进入到第一腔体中。第二腔体中的瓦斯气体与第一腔体中的制冷剂由隔板隔开,并且通过隔板进行热量交换。本实施例中优选地,瓦斯气体通道和制冷剂通道中的工质流向相反,使得第一腔体和第二腔体中的工质形成对流,加强热量交换。制冷剂与隔板表面接触时与瓦斯气体进行热交换,带走瓦斯气体中的热量。第一腔体在第一接触部211位置处的高度较小,有利于使得该位置处的制冷剂分子加大流速和碰撞,从而进行充分换热。由于第一腔体在第一凸起部212位置处的高度较大,在该位置处形成螺旋状态制冷剂流,提高换热效率。当瓦斯气体与隔板表面接触时,紧靠换热部壁面的蒸汽分子开始在壁面凝结成液膜,使得造成该位置处蒸汽分压下降。瓦斯气体中的甲烷等不凝性气体逐渐积聚在液膜外面形成不凝性气膜。第二腔体在第二接触部231位置处的高度较小,有利于使得该位置处的瓦斯气体中的分子加大流速和碰撞,从而进行充分换热,使得瓦斯气体中的蒸汽分子在紧贴腔体内壁形成旋流并且在贴壁处凝结成膜。由于第二腔体在第二凸起部232位置处的高度较大,缓解了该位置处的不凝性气体分压,减少了积聚在液膜外面的不凝性气体的厚度,使得蒸汽分子更易穿过不凝性气膜到达液膜表面进行凝结,从而提高了凝结效率。本实施例中,瓦斯气体通道的底部开有冷凝水出口233,液膜在第二腔体中越积聚越大,在重力作用下随着瓦斯气体通道中气流流动到冷凝水出口处被排出。
优选的,本实施例中的第一板体、第二板体和隔板可以为不锈钢板也可以为碳钢板。并且采用水下激光焊接的方式焊接在一起,水下激光焊接使得焊接在无氧环境中进行,焊接位置处不会有气泡,大大提高了换热器的强度,延长了使用寿命。焊接位置处的焊缝宽度优选为0.5mm-10mm,例如2mm。焊缝宽度越宽焊接位置处的连接强度越大,换热器的承压能力也就越强,寿命也会越强。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式,但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (8)

1.一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于,包括瓦斯抽取泵和瓦斯冷凝器;
所述瓦斯冷凝器包括隔板、形成于所述隔板一侧的制冷剂通道、形成于所述隔板另一侧的瓦斯气体通道;
所述制冷剂通道包括间隔设置的多个第一腔体;所述瓦斯气体通道包括间隔设置的多个第二腔体,所述第一腔体和所述第二腔体一一对应并且关于所述隔板对称设置;
所述瓦斯气体通道的入口与所述瓦斯抽取泵的出口通过第一管道连通,所述瓦斯气体通道设有冷凝水出口;
所述第一腔体在第一隔离部处的高度较小,使得该位置处的制冷剂分子加大流速和碰撞,从而进行充分换热;所述第一腔体在远离第一隔离部的位置处的高度较大,在该位置处形成螺旋状态制冷剂流;所述第二腔体在第二隔离部位置处的高度较小,使得该位置处的煤矿瓦斯气体中的分子加大流速和碰撞,从而进行充分换热,使得煤矿瓦斯气体中的蒸汽分子在紧贴腔体内壁形成旋流并且在贴壁处凝结成膜;所述第二腔体在远离第二隔离部的位置处的高度较大,以缓解该位置处的不凝性气体分压;
所述冷凝水出口设于瓦斯气体通道的底部;
所述制冷剂通道和所述瓦斯气体通道中的工质流向相反。
2.根据权利要求1所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于,所述瓦斯冷凝器还包括:
第一板体,在所述隔板的一侧与所述隔板形成所述制冷剂通道;
第二板体,在所述隔板的另一侧与所述隔板形成所述瓦斯气体通道;
所述第一板体包括与所述隔板连接在一起的第一接触部,所述第一接触部使得所述制冷剂通道被分隔为多个所述第一腔体;
所述第二板体包括与所述隔板连接在一起的第二接触部,所述第二接触部使得所述瓦斯气体通道被分隔为多个所述第二腔体。
3.根据权利要求2所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于:
所述第一板体包括凸起于相邻的两个所述第一接触部之间的第一凸起部;所述第一凸起部与所述隔板之间的距离,沿靠近所述第一接触部的方向逐渐减小。
4.根据权利要求2所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于:
所述第二板体包括凸起于相邻的两个所述第二接触部之间的第二凸起部;所述第二凸起部与所述隔板之间的距离,沿靠近所述第二接触部的方向逐渐减小。
5.根据权利要求2所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于;
所述第一接触部与所述隔板通过激光焊接在一起;
所述第二接触部与所述隔板通过激光焊接在一起。
6.根据权利要求5所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于:
所述第一接触部与所述隔板的焊缝宽度为0.5mm-10mm;
所述第二接触部与所述隔板的焊缝宽度为0.5mm-10mm。
7.根据权利要求2所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于:
所述第一板体、所述隔板和所述第二板体为不锈钢材质。
8.根据权利要求2所述的一种抽排瓦斯脱水器,其特征在于:
所述第一板体、所述隔板和所述第二板体为碳钢材质。
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