CN111117715A - 一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法，属于气体混合物分离技术领域。本发明的装置包括除尘装置、脱硫装置、瓦斯分离罐、安全装置及瓦斯储罐。本发明利用瓦斯、空气的密度不同，通过让含瓦斯空气在静止状态下使瓦斯与空气自动分离原理，将乏风输入到瓦斯分离罐中，静置后，排出空气，将剩余的较高浓度瓦斯收集到瓦斯储罐中。本发明的优点在于一方面减少温室气体瓦斯的排放，保护环境；另一方面将收集到的瓦斯加以利用，减少资源的浪费。
Description
技术领域
本发明一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法，属于气体混合物分离技术领域，具体涉及一种使用物理法从煤矿乏风中分离出较高浓度瓦斯的装置及使用方法。
背景技术
我国是煤炭能源消费大国，《中国能源发展报告2018》显示2018年煤炭消费比重为59％，预测2019年我国煤炭需求量39.5亿吨。煤矿乏风中瓦斯浓度虽然极低，但总量特别大，所含的甲烷约占我国煤矿甲烷总量的81％，一年的排放量在150亿立方米以上。由于浓度低，利用技术难度大，这些甲烷长期以来被全部排放到大气中，造成巨大的温室气体污染。迫切需要一种简单有效的方法对这部分瓦斯加以利用。
发明内容
本发明一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法的目的在于：为解决上述我国煤矿乏风中瓦斯浓度极低，总量排放特别大，所含甲烷利用技术难度大，长期以来被全部排放到大气中，造成巨大的温室气体污染的问题。从而提供一种使用物理法简单有效的对这部分瓦斯加以利用的装置。从煤矿乏风中提纯出较高浓度的瓦斯，然后加以利用。
本发明一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置，其特征在于，该装置由除尘装置1、脱硫装置2、加压装置3、瓦斯分离罐4、瓦斯储罐5、瓦斯自动检测报警装置1号6、防回火装置1号7、防爆装置1号8、瓦斯自动检测报警装置2号9、防回火装置2号10、防爆装置2号11组成，瓦斯分离罐4上设置自动闭合装置12、极低浓度瓦斯仓13、高浓度瓦斯仓14、排瓦斯口15、排空气口16、排水口17、乏风入口18、排瓦斯阀门19、排空气阀门20、排水阀门21和乏风阀门22组成，各部件之间通过高压管道连接，管道长度为2—10m；自动闭合装置12将瓦斯分离罐4分隔成极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14，且密闭；排瓦斯口15位于瓦斯分离罐4的顶端中心；排空气口16位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠右侧；排水口17位于瓦斯分离罐4的底端靠右侧；乏风入口18位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠左侧；当瓦斯自动检测报警装置1号6检测到瓦斯浓度到达规定的数值时，排空气阀门20自动关闭；当瓦斯自动检测报警装置2号9检测到瓦斯浓度到达规定数值时，排瓦斯阀门19自动关闭。
上述一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置的使用方法，其特征在于 步骤如下：
第一步 将煤矿乏风通过除尘装置1，去除乏风中的扬尘，再通过脱硫装置2，去除乏风中的硫化物质；
第二步 将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置3输入到瓦斯分离罐4中，达到指定压力后，关闭乏风阀门22；
第三步 静置1-3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第四步 打开排空气阀门20，将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
第五步 关闭排空气阀门20，打开乏风阀门22，当达到指定压力后，关闭乏风阀门22，打开自动闭合装置12；
第六步 根据极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复第三步、第四步和第五步数次；
第七步 静置1-3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第八步 打开排空气阀门20将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
第九步 打开排水阀门21将极低浓度瓦斯仓13中的水排出；
第十步 打开排瓦斯阀门19，将高浓度瓦斯仓14中的瓦斯收集到瓦斯储罐5中。
本发明一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法的有益效果在于：我国是煤炭能源消费大国，在开采煤炭的过程中向大气中排放巨量的乏风。而乏风中所含的甲烷约占我国煤矿甲烷总量的81％，一年的排放量在150亿立方米以上，由于浓度低，利用技术难度大，这些甲烷长期以来被全部排放到大气中，造成巨大的温室气体污染，本发明的装置将煤矿乏风中的极低浓度瓦斯提纯出来加以利用，一方面降低了排放到空气中温室气体甲烷的量，减少了对环境的破坏；另一方面将提纯的瓦斯用作发电或其它行业，既大大节约了能源，又为实现环境友好做出了贡献，同时提高了煤矿行业的经济效益。
附图说明
图1一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置及使用方法的结构示意图
其中标号为：1、除尘装置，2、脱硫装置，3、加压装置，4、瓦斯分离罐，5、瓦斯储罐，6、瓦斯自动检测报警装置1号，7、防回火装置1号，8、防爆装置1号，9、瓦斯自动检测报警装置2号，10、防回火装置2号，11、防爆装置2号，12、自动闭合装置，13、极低浓度瓦斯仓，14、高浓度瓦斯仓，15、排瓦斯口，16、排空气口，17、排水口，18、乏风入口，19、排瓦斯阀门，20、排空气阀门，21、排水阀门，22、乏风阀门。
具体实施方式
实施方式1
一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置，由除尘装置1、脱硫装置2、加压装置3、瓦斯分离罐4、瓦斯储罐5、瓦斯自动检测报警装置1号6、防回火装置1号7、防爆装置1号8、瓦斯自动检测报警装置2号9、防回火装置2号10、防爆装置2号11组成，瓦斯分离罐4上设置自动闭合装置12、极低浓度瓦斯仓13、高浓度瓦斯仓14、排瓦斯口15、排空气口16、排水口17、乏风入口18、排瓦斯阀门19、排空气阀门20、排水阀门21和乏风阀门22组成，各部件之间通过高压管道连接，管道长度为5m；自动闭合装置12将瓦斯分离罐4分隔成极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14，且密闭；排瓦斯口15位于瓦斯分离罐4的顶端中心；排空气口16位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠右侧；排水口17位于瓦斯分离罐4的底端靠右侧；乏风入口18位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠左侧；当瓦斯自动检测报警装置1号6检测到瓦斯浓度到达规定的数值时，排空气阀门20自动关闭；当瓦斯自动检测报警装置2号9检测到瓦斯浓度到达规定数值时，排瓦斯阀门19自动关闭。使用方法的步骤如下：
第一步 将煤矿乏风通过除尘装置1，去除乏风中的扬尘，再通过脱硫装置2，去除乏风中的硫化物质；
第二步 将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置3输入到瓦斯分离罐4中，达到指定压力后，关闭乏风阀门22；
第三步 静置1h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第四步 打开排空气阀门20，将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
第五步 关闭排空气阀门20，打开乏风阀门22，当达到指定压力后，关闭乏风阀门22，打开自动闭合装置12；
第六步 根据极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复第三步、第四步和第五步数次；
第七步 静置1h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第八步 打开排空气阀门20将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
第九步 打开排水阀门21将极低浓度瓦斯仓13中的水排出；
第十步 打开排瓦斯阀门19，将高浓度瓦斯仓14中的瓦斯收集到瓦斯储罐5中。
实施方式2
一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置，由除尘装置1、脱硫装置2、加压装置3、瓦斯分离罐4、瓦斯储罐5、瓦斯自动检测报警装置1号6、防回火装置1号7、防爆装置1号8、瓦斯自动检测报警装置2号9、防回火装置2号10、防爆装置2号11组成，瓦斯分离罐4上设置自动闭合装置12、极低浓度瓦斯仓13、高浓度瓦斯仓14、排瓦斯口15、排空气口16、排水口17、乏风入口18、排瓦斯阀门19、排空气阀门20、排水阀门21和乏风阀门22组成，各部件之间通过高压管道连接，管道长度为10m；自动闭合装置12将瓦斯分离罐4分隔成极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14，且密闭；排瓦斯口15位于瓦斯分离罐4的顶端中心；排空气口16位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠右侧；排水口17位于瓦斯分离罐4的底端靠右侧；乏风入口18位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠左侧；当瓦斯自动检测报警装置1号6检测到瓦斯浓度到达规定的数值时，排空气阀门20自动关闭；当瓦斯自动检测报警装置2号9检测到瓦斯浓度到达规定数值时，排瓦斯阀门19自动关闭。使用方法的步骤如下：
第一步 将煤矿乏风通过除尘装置1，去除乏风中的扬尘，再通过脱硫装置2，去除乏风中的硫化物质；
第二步 将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置3输入到瓦斯分离罐4中，达到指定压力后，关闭乏风阀门22；
第三步 静置3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第四步 打开排空气阀门20，将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
第五步 关闭排空气阀门20，打开乏风阀门22，当达到指定压力后，关闭乏风阀门22，打开自动闭合装置12；
第六步 根据极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复第三步、第四步和第五步数次；
第七步 静置2h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第八步 打开排空气阀门20将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
第九步 打开排水阀门21将极低浓度瓦斯仓13中的水排出；
第十步 打开排瓦斯阀门19，将高浓度瓦斯仓14中的瓦斯收集到瓦斯储罐5中。
实施方式3
一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置，由除尘装置1、脱硫装置2、加压装置3、瓦斯分离罐4、瓦斯储罐5、瓦斯自动检测报警装置1号6、防回火装置1号7、防爆装置1号8、瓦斯自动检测报警装置2号9、防回火装置2号10、防爆装置2号11组成，瓦斯分离罐4上设置自动闭合装置12、极低浓度瓦斯仓13、高浓度瓦斯仓14、排瓦斯口15、排空气口16、排水口17、乏风入口18、排瓦斯阀门19、排空气阀门20、排水阀门21和乏风阀门22组成，各部件之间通过高压管道连接，管道长度为2m；自动闭合装置12将瓦斯分离罐4分隔成极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14，且密闭；排瓦斯口15位于瓦斯分离罐4的顶端中心；排空气口16位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠右侧；排水口17位于瓦斯分离罐4的底端靠右侧；乏风入口18位于极低浓度瓦斯仓13的中部靠左侧；当瓦斯自动检测报警装置1号6检测到瓦斯浓度到达规定的数值时，排空气阀门20自动关闭；当瓦斯自动检测报警装置2号9检测到瓦斯浓度到达规定数值时，排瓦斯阀门19自动关闭。使用方法， 步骤如下：
第一步 将煤矿乏风通过除尘装置1，去除乏风中的扬尘，再通过脱硫装置2，去除乏风中的硫化物质；
第二步 将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置3输入到瓦斯分离罐4中，达到指定压力后，关闭乏风阀门22；
第三步 静置3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第四步 打开排空气阀门20，将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
第五步 关闭排空气阀门20，打开乏风阀门22，当达到指定压力后，关闭乏风阀门22，打开自动闭合装置12；
第六步 根据极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复第三步、第四步和第五步数次；
第七步 静置3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
第八步 打开排空气阀门20将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
第九步 打开排水阀门21将极低浓度瓦斯仓13中的水排出；
第十步 打开排瓦斯阀门19，将高浓度瓦斯仓14中的瓦斯收集到瓦斯储罐5中。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
将煤矿乏风通过除尘装置1，去除乏风中的扬尘。再通过脱硫装置2，去除乏风中的硫化物质；
将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置3输入到瓦斯分离罐4中，达到指定压力后，关闭乏风阀门22；
静置2h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
打开排空气阀门20，将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
关闭排空气阀门20，打开乏风阀门22，当达到指定压力后，关闭乏风阀门22，打开自动闭合装置12；
根据极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复上述三步数次；
静置3h后，关闭自动闭合装置12使极低浓度瓦斯仓13和高浓度瓦斯仓14隔开；
打开排空气阀门20将极低浓度瓦斯仓13中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
打开排水阀门21，将极低浓度瓦斯仓13中的水排出；
打开排瓦斯阀门19，将高浓度瓦斯仓14中的瓦斯收集到瓦斯储罐5中。
Claims (2)
1.一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置，其特征在于，该装置由除尘装置（1）、脱硫装置（2）、加压装置（3）、瓦斯分离罐（4）、瓦斯储罐（5）、瓦斯自动检测报警装置1号（6）、防回火装置1号（7）、防爆装置1号（8）、瓦斯自动检测报警装置2号（9）、防回火装置2号（10）、防爆装置2号（11）组成，瓦斯分离罐（4）上设置自动闭合装置（12）、极低浓度瓦斯仓（13）、高浓度瓦斯仓（14）、排瓦斯口（15）、排空气口（16）、排水口（17）、乏风入口（18）、排瓦斯阀门（19）、排空气阀门（20）、排水阀门（21）和乏风阀门（22）组成，各部件之间通过高压管道连接，管道长度为2—10m；自动闭合装置（12）将瓦斯分离罐（4）分隔成极低浓度瓦斯仓（13）和高浓度瓦斯仓（14），且密闭；排瓦斯口（15）位于瓦斯分离罐（4）的顶端中心；排空气口（16）位于极低浓度瓦斯仓（13）的中部靠右侧；排水口（17）位于瓦斯分离罐（4）的底端靠右侧；乏风入口（18）位于极低浓度瓦斯仓（13）的中部靠左侧；当瓦斯自动检测报警装置1号（6）检测到瓦斯浓度到达规定的数值时，排空气阀门（20）自动关闭；当瓦斯自动检测报警装置2号（9）检测到瓦斯浓度到达规定数值时，排瓦斯阀门（19）自动关闭。
2.权利要求1所述的一种分离煤矿乏风中瓦斯的装置的使用方法，其特征在于 步骤如下：
第一步 将煤矿乏风通过除尘装置（1），去除乏风中的扬尘，再通过脱硫装置（2），去除乏风中的硫化物质；
第二步 将经过上述步骤净化的乏风通过加压装置（3）输入到瓦斯分离罐（4）中，达到指定压力后，关闭乏风阀门（22）；
第三步 静置1-3h后，关闭自动闭合装置（12）使极低浓度瓦斯仓（13）和高浓度瓦斯仓（14）隔开；
第四步 打开排空气阀门（20），将极低浓度瓦斯仓（13）中含极低浓度瓦斯的空气排放到大气中；
第五步 关闭排空气阀门（20），打开乏风阀门（22），当达到指定压力后，关闭乏风阀门（22），打开自动闭合装置（12）；
第六步 根据极低浓度瓦斯仓（13）和高浓度瓦斯仓（14）的体积比例和乏风中瓦斯的浓度重复第三步、第四步和第五步数次；
第七步 静置1-3h后，关闭自动闭合装置（12）使极低浓度瓦斯仓（13）和高浓度瓦斯仓（14）隔开；
第八步 打开排空气阀门（20）将极低浓度瓦斯仓（13）中含极低浓度瓦斯的空气排到大气中；
第九步 打开排水阀门（21）将极低浓度瓦斯仓（13）中的水排出；
第十步 打开排瓦斯阀门（19），将高浓度瓦斯仓（14）中的瓦斯收集到瓦斯储罐（5）中。
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2020
- 2020-01-08 CN CN202010018068.8A patent/CN111117715A/zh active Pending
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