CN113551152B - 用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，掺混系统包括瓦斯抽放站、掺混气引风机、气体掺混装置和蓄热氧化装置，瓦斯抽放站和掺混气引风机分别通过管道与气体掺混装置连接，气体掺混装置通过管道与蓄热氧化装置连接，且在对应管道上安装有阀门、浓度监测仪和气体流量监测仪，气体掺混装置还设置有扰流气进口，安全掺混方法是根据蓄热氧化装置要求与浓度监测仪和流量监测仪的在线监测数据，计算需要的掺混气和低浓度瓦斯气的流量，然后向气体掺混装置先通入空气，再通入低浓度瓦斯气。本发明通过对气体掺混装置设置扰流气进口来增加掺混均匀度，并通过安全掺混方法增加掺混过程的安全性，具有显著应用价值。
Description
技术领域
本发明属于低浓度瓦斯利用技术领域，具体涉及一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法。
背景技术
由于煤矿生产流程的设计，我国煤矿在生产过程中通常会产生不同瓦斯浓度的瓦斯气体，其中高浓度瓦斯气可以直接使用，而低浓度瓦斯气特别是通风瓦斯气，由于瓦斯甲烷浓度过低(＜0.3％)且波动大，不利于氧化装置的稳定运行。例如，有效处理超低浓度、气量大的煤矿通风瓦斯气时，最重要、最具有前景的技术则是蓄热氧化技术，而进行蓄热氧化前，需要进行低浓度瓦斯与空气的掺混，形成蓄热氧化装置所需瓦斯浓度的瓦斯混合气。
直接管道交叉掺混是最常见最简单的掺混方式，但这种掺混方式的气体混合强度较差，常用于对气体浓度均匀性要求不高或者掺混后经长距离输送的场合。现有主要专利技术包括CN201367915Y、CN105032225A和CN105032225A等，而现有主要专利技术则存在着掺混流量不宜过大、掺混均匀度较低、掺混过程压损过大等技术缺陷。另外，由于煤矿井生产过程中产生的低浓度瓦斯气，其主要成分为烷烃类气体，可燃气体均存在着一定的爆炸浓度界限，使得瓦斯混合气对瓦斯浓度具有严格的限制，这就大大增加了瓦斯掺混过程的难度和对安全性的要求。
针对上述技术难题，本发明则是对掺混装置设置不同扰流气进口来增加掺混效果，同时提出了一种优先通入空气其次通入低浓度瓦斯气的安全掺混方法，既增加了掺混装置的掺混效果，获得掺混均匀度较好的瓦斯混合气，还大大增加低浓度瓦斯气与空气掺混的安全性，提升了掺混系统的安全可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，掺混系统包括瓦斯抽放站、掺混气引风机、气体掺混装置和蓄热氧化装置，所述气体掺混装置具有低浓度瓦斯气进口、掺混气进口、扰流气进口和瓦斯混合气出口，且低浓度瓦斯气进口和掺混气进口同时布置在气体掺混装置的掺混起始端，扰流气进口布置在气体掺混装置的掺混过程阶段，瓦斯混合气出口布置在气体掺混装置的掺混终止端，所述气体掺混装置的低浓度瓦斯气进口同时连接有第一瓦斯气支管和第二瓦斯气支管，且在第一瓦斯气支管上沿着气体流动方向依次安装有第三快速开关型阀门、第一脱水装置、第二调节阀、第一瓦斯浓度监测仪、第一瓦斯气流量监测仪和第一干式阻火器，在第二瓦斯气支管上沿着气体流动方向依次安装有第四快速开关型阀门、第二脱水装置、第三调节阀、第二瓦斯浓度监测仪、第二瓦斯气流量监测仪和第二干式阻火器，所述气体掺混装置的掺混气进口连接有掺混气支管，且在掺混气支管上安装有第四调节阀和掺混气流量监测仪，所述气体掺混装置的扰流气进口连接有扰流气支管，且在扰流气支管上安装有第五调节阀和扰流气流量监测仪，所述瓦斯抽放站通过瓦斯气输送管同时与第一瓦斯气支管的进气端和第二瓦斯气支管的进气端连接，且在瓦斯气输送管上沿着气体流动方向依次安装有第一快速开关型阀门、第一调节阀、水封阻火装置、第一水封放散装置、第一压力监测仪和第一瓦斯浓度监测装置，所述第一水封放散装置的进气口安装有第二快速开关型阀门，所述第一瓦斯浓度监测装置设置有三台瓦斯浓度监测仪，所述掺混气引风机通过掺混气输送管同时与掺混气支管的进气端和扰流气支管的进气端连接，且在掺混气输送管上沿着气体流动方向依次安装有第三干式阻火器和第五快速开关型阀门，所述气体掺混装置的瓦斯混合气出口通过瓦斯混合气输送管与蓄热氧化装置连接，且在瓦斯混合气输送管上沿着气体流动方向依次安装有第二瓦斯浓度监测装置、瓦斯混合气流量监测仪、第二水封放散装置、第七快速开关型阀门、第二压力监测仪和瓦斯混合气引风机，所述第二水封放散装置的进气口安装有第六快速开关型阀门，所述第二瓦斯浓度监测装置设置有两台瓦斯浓度监测仪；
安全掺混方法是首先根据蓄热氧化装置需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，确定气体掺混装置所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，之后利用第一瓦斯浓度监测装置获取来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，并根据所需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，计算得出需要输送至气体掺混装置的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，之后根据蓄热氧化装置需要的瓦斯混合气的流量值，利用获取的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值和所需要的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，计算得出需要输送至气体掺混装置的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，之后优先打开第五快速开关型阀门，打开并调节第四调节阀和第五调节阀，使得来自掺混气引风机的掺混气的流量值等于计算得出需要输送至气体掺混装置的掺混气的流量值，再打开第一快速开关型阀门、第三快速开关型阀门和第四快速开关型阀门，逐步增大第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度，由此逐步增加来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量值，并使得来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量值达到计算得出需要输送至气体掺混装置的低浓度瓦斯气的流量值，同时利用第二瓦斯浓度监测装置监控气体掺混装置所输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值逐渐增大，并达到蓄热氧化装置需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值。
进一步的，所述安全掺混方法，其步骤如下：
S1：根据蓄热氧化装置的生产工艺要求，确定气体掺混装置需要形成的瓦斯混合气的流量值F0和瓦斯浓度值Q0，利用第一瓦斯浓度监测装置监测来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度，并获取低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1；
进入S2步骤的操作；
S2：计算需要输送至气体掺混装置的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ0，为：
进入S3步骤的操作；
S3：计算需要输送至气体掺混装置的低浓度瓦斯气的流量值F1和掺混气的流量值F2，分别为：
进入S4步骤的操作；
S4：首先打开第五快速开关型阀门，打开并调节第四调节阀和第五调节阀，利用掺混气流量监测仪监控掺混气支管的掺混气的流量值F2c，利用扰流气流量监测仪监控扰流气支管的扰流气的流量值F2r，使得F2c+F2r＝F2；
然后再打开第一快速开关型阀门、第三快速开关型阀门和第四快速开关型阀门，打开并逐步增大第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度，利用第一瓦斯气流量监测仪监控第一瓦斯气支管的低浓度瓦斯气的流量值F1c，利用第二瓦斯气流量监测仪监控第二瓦斯气支管的低浓度瓦斯气的流量值F1r，利用第二瓦斯浓度监测装置监控气体掺混装置输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值Q0c，当使得Q0c＝Q0时，第一瓦斯气支管和第二瓦斯气支管的低浓度瓦斯气的流量调节停止；
进入S5步骤的操作；
S5：当Q0c＝Q0且F1c+F1r≠F1时，利用实际测量的F1c、F1r、F2c和F2r，计算得出气体掺混装置实际输出的瓦斯混合气的流量值F01，之后重新计算得出需要输送至气体掺混装置的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ01，之后根据气体掺混装置需要形成的瓦斯混合气的流量值F0，重新计算得出需要输送至气体掺混装置的低浓度瓦斯气的流量和掺混气的流量，并返回至S4步骤中调节第四调节阀和第五调节阀的开度，以及第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀的开度，使得F2c+F2r＝F2和F1c+F1r＝F1，此时，优先增加来自掺混气引风机的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机的掺混气的流量。
进一步的，当需要增加气体掺混装置输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先增加来自掺混气引风机的掺混气的流量，其次增加来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量；当需要减小气体掺混装置输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先减小来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量，其次减小来自掺混气引风机的掺混气的流量。
进一步的，当气体掺混装置所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值发生变化时，根据低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，重新计算需要输送至气体掺混装置的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，并根据蓄热氧化装置需要的瓦斯混合气的流量值，重新计算需要输送至气体掺混装置的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，然后优先增加来自掺混气引风机的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机的掺混气的流量。
进一步的，当输送至气体掺混装置的掺混气的流量和低浓度瓦斯气的流量均保持不变，且需要提升气体掺混装置的掺混效果时，则通过调节第四调节阀和第五调节阀的开度，来增加扰流气支管的扰流气的流量和减小掺混气支管的掺混气的流量，且扰流气支管的扰流气的流量增加值等于掺混气支管的掺混气的流量减小值。
进一步的，针对第二瓦斯浓度监测装置的两台瓦斯浓度监测仪，一台瓦斯浓度监测仪作为正常使用设备，另一台瓦斯浓度监测仪作为备用设备。
进一步的，通过掺混气引风机输送至气体掺混装置的掺混气可以是新鲜空气，或者是低温烟气，或者是低温烟气与新鲜空气的混合气。
进一步的，在S1步骤中，低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1等于第一瓦斯浓度监测装置的三台瓦斯浓度监测仪中监测数值大小为前两位的两台瓦斯浓度监测仪实时测量数值之和的平均值。
进一步的，在S4步骤中，还利用第一瓦斯浓度监测仪获取第一瓦斯气支管的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1c，利用第二瓦斯浓度监测仪获取第二瓦斯气支管的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1r，然后选取Q1、Q1c和Q1r三者中的最大值来替代S1步骤中低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，然后返回至S1步骤重新开始。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)本发明创造通过在气体掺混装置的掺混过程阶段设置扰流气进口，由此增加了气体掺混装置的掺混强度，达到很好的掺混均匀度，还可以在掺混过程中根据具体需求来调节气体掺混装置的掺混强度，从而达到精准控制混合气的掺混均匀度；(2)本发明创造创新性地提出了一种先通入空气再通入低浓度瓦斯气的安全掺混方法，由此严格控制瓦斯混合气的瓦斯浓度始终保持在爆炸浓度界限之外，大大增加了低浓度瓦斯气与空气掺混的安全性，提升了掺混系统的安全可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的结构示意图。
图中：1-瓦斯抽放站、2-第一快速开关型阀门、3-第一调节阀、4-水封阻火装置、5-第二快速开关型阀门、6-第一水封放散装置、7-第一压力监测仪、8-第一瓦斯浓度监测装置、9-瓦斯气输送管、11-第三快速开关型阀门、12-第一脱水装置、13-第二调节阀、14-第一瓦斯浓度监测仪、15-第一瓦斯气流量监测仪、16-第一干式阻火器、17-第一瓦斯气支管、21-第四快速开关型阀门、22-第二脱水装置、23-第三调节阀、24-第二瓦斯浓度监测仪、25-第二瓦斯气流量监测仪、26-第二干式阻火器、27-第二瓦斯气支管、31-掺混气引风机、32-第三干式阻火器、33-第五快速开关型阀门、34-第四调节阀、35-掺混气流量监测仪、36-第五调节阀、37-扰流气流量监测仪、38-掺混气支管、39-扰流气支管、40-掺混气输送管、50-气体掺混装置、51-第二瓦斯浓度监测装置、52-瓦斯混合气流量监测仪、53-第六快速开关型阀门、54-第二水封放散装置、55-第七快速开关型阀门、56-第二压力监测仪、57-瓦斯混合气引风机、58-蓄热氧化装置和59-瓦斯混合气输送管。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
参见图1，本实施例中涉及的一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，掺混系统包括瓦斯抽放站1、掺混气引风机31、气体掺混装置50和蓄热氧化装置58，气体掺混装置50具有低浓度瓦斯气进口、掺混气进口、扰流气进口和瓦斯混合气出口，且低浓度瓦斯气进口和掺混气进口同时布置在气体掺混装置50的掺混起始端，扰流气进口布置在气体掺混装置50的掺混过程阶段，瓦斯混合气出口布置在气体掺混装置50的掺混终止端，气体掺混装置50的低浓度瓦斯气进口同时连接有第一瓦斯气支管17和第二瓦斯气支管27，且在第一瓦斯气支管17上沿着气体流动方向依次安装有第三快速开关型阀门11、第一脱水装置12、第二调节阀13、第一瓦斯浓度监测仪14、第一瓦斯气流量监测仪15和第一干式阻火器16，在第二瓦斯气支管27上沿着气体流动方向依次安装有第四快速开关型阀门21、第二脱水装置22、第三调节阀23、第二瓦斯浓度监测仪24、第二瓦斯气流量监测仪25和第二干式阻火器26，气体掺混装置50的掺混气进口连接有掺混气支管38，且在掺混气支管38上安装有第四调节阀34和掺混气流量监测仪35，气体掺混装置50的扰流气进口连接有扰流气支管39，且在扰流气支管39上安装有第五调节阀36和扰流气流量监测仪37，瓦斯抽放站1通过瓦斯气输送管9同时与第一瓦斯气支管17的进气端和第二瓦斯气支管27的进气端连接，且在瓦斯气输送管9上沿着气体流动方向依次安装有第一快速开关型阀门2、第一调节阀3、水封阻火装置4、第一水封放散装置6、第一压力监测仪7和第一瓦斯浓度监测装置8，第一水封放散装置6的进气口安装有第二快速开关型阀门5，第一瓦斯浓度监测装置8设置有三台瓦斯浓度监测仪，掺混气引风机31通过掺混气输送管40同时与掺混气支管38的进气端和扰流气支管39的进气端连接，且在掺混气输送管40上沿着气体流动方向依次安装有第三干式阻火器32和第五快速开关型阀门33，气体掺混装置50的瓦斯混合气出口通过瓦斯混合气输送管59与蓄热氧化装置58连接，且在瓦斯混合气输送管59上沿着气体流动方向依次安装有第二瓦斯浓度监测装置51、瓦斯混合气流量监测仪52、第二水封放散装置54、第七快速开关型阀门55、第二压力监测仪56和瓦斯混合气引风机57，第二水封放散装置54的进气口安装有第六快速开关型阀门53，第二瓦斯浓度监测装置51设置有两台瓦斯浓度监测仪；
安全掺混方法是首先根据蓄热氧化装置58需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，确定气体掺混装置50所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，之后利用第一瓦斯浓度监测装置8获取来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，并根据所需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，计算得出需要输送至气体掺混装置50的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，之后根据蓄热氧化装置58需要的瓦斯混合气的流量值，利用获取的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值和所需要的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，计算得出需要输送至气体掺混装置50的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，之后优先打开第五快速开关型阀门33，打开并调节第四调节阀35和第五调节阀37，使得来自掺混气引风机31的掺混气的流量值等于计算得出需要输送至气体掺混装置50的掺混气的流量值，再打开第一快速开关型阀门2、第三快速开关型阀门11和第四快速开关型阀门21，逐步增大第一调节阀3、第二调节阀13和第三调节阀23的开度，由此逐步增加来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量值，并使得来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量值达到计算得出需要输送至气体掺混装置50的低浓度瓦斯气的流量值，同时利用第二瓦斯浓度监测装置51监控气体掺混装置50所输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值逐渐增大，并达到蓄热氧化装置58需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值。
在本实施例中，针对第二瓦斯浓度监测装置51的两台瓦斯浓度监测仪，一台瓦斯浓度监测仪作为正常使用设备，另一台瓦斯浓度监测仪作为备用设备。
在本实施例中，通过掺混气引风机31输送至气体掺混装置50的掺混气可以是新鲜空气，或者是低温烟气，或者是低温烟气与新鲜空气的混合气。
在本实施例中，安全掺混方法涉及的具体步骤如下：
S1：根据蓄热氧化装置58的生产工艺要求，确定气体掺混装置50需要形成的瓦斯混合气的流量值F0和瓦斯浓度值Q0，利用第一瓦斯浓度监测装置8监测来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度，并获取低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1，此时的瓦斯浓度值Q1等于第一瓦斯浓度监测装置(8)的三台瓦斯浓度监测仪中监测数值大小为前两位的两台瓦斯浓度监测仪实时测量数值之和的平均值；
进入S2步骤的操作；
S2：计算需要输送至气体掺混装置50的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ0，为：
进入S3步骤的操作；
S3：计算需要输送至气体掺混装置50的低浓度瓦斯气的流量值F1和掺混气的流量值F2，分别为：
进入S4步骤的操作；
S4：首先打开第五快速开关型阀门33，打开并调节第四调节阀35和第五调节阀37，利用掺混气流量监测仪35监控掺混气支管38的掺混气的流量值F2c，利用扰流气流量监测仪37监控扰流气支管39的扰流气的流量值F2r，使得F2c+F2r＝F2；
然后再打开第一快速开关型阀门2、第三快速开关型阀门11和第四快速开关型阀门21，打开并逐步增大第一调节阀3、第二调节阀13和第三调节阀23的开度，利用第一瓦斯气流量监测仪15监控第一瓦斯气支管17的低浓度瓦斯气的流量值F1c，利用第二瓦斯气流量监测仪25监控第二瓦斯气支管27的低浓度瓦斯气的流量值F1r，利用第二瓦斯浓度监测装置51监控气体掺混装置50输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值Q0c，当使得Q0c＝Q0时，第一瓦斯气支管17和第二瓦斯气支管27的低浓度瓦斯气的流量调节停止；
与此同时，还利用第一瓦斯浓度监测仪14获取第一瓦斯气支管17的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1c，利用第二瓦斯浓度监测仪24获取第二瓦斯气支管27的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1r，然后选取Q1、Q1c和Q1r三者中的最大值来替代S1步骤中低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，然后返回至S1步骤重新开始；
当Q1为Q1、Q1c和Q1r三者中的最大值时，进入S5步骤的操作；
S5：当Q0c＝Q0且F1c+F1r≠F1时，利用实际测量的F1c、F1r、F2c和F2r，计算得出气体掺混装置50实际输出的瓦斯混合气的流量值F01，之后重新计算得出需要输送至气体掺混装置50的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ01，之后根据气体掺混装置50需要形成的瓦斯混合气的流量值F0，重新计算得出需要输送至气体掺混装置50的低浓度瓦斯气的流量和掺混气的流量，并返回至S4步骤中调节第四调节阀35和第五调节阀37的开度，以及第一调节阀3、第二调节阀13和第三调节阀23的开度，使得F2c+F2r＝F2和F1c+F1r＝F1，此时，优先增加来自掺混气引风机31的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机31的掺混气的流量。
在本实施例的安全掺混方法中，当需要增加气体掺混装置50输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置50的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先增加来自掺混气引风机31的掺混气的流量，其次增加来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量；当需要减小气体掺混装置50输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置50的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先减小来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量，其次减小来自掺混气引风机31的掺混气的流量。
在本实施例的安全掺混方法中，当气体掺混装置50所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值发生变化时，根据低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，重新计算需要输送至气体掺混装置50的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，并根据蓄热氧化装置58需要的瓦斯混合气的流量值，重新计算需要输送至气体掺混装置50的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，然后优先增加来自掺混气引风机31的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站1的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机31的掺混气的流量。
在本实施例的安全掺混方法中，当输送至气体掺混装置50的掺混气的流量和低浓度瓦斯气的流量均保持不变，且需要提升气体掺混装置50的掺混效果时，则通过调节第四调节阀34和第五调节阀36的开度，来增加扰流气支管39的扰流气的流量和减小掺混气支管38的掺混气的流量，且扰流气支管39的扰流气的流量增加值等于掺混气支管38的掺混气的流量减小值。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，掺混系统包括瓦斯抽放站(1)、掺混气引风机(31)、气体掺混装置(50)和蓄热氧化装置(58)，所述气体掺混装置(50)具有低浓度瓦斯气进口、掺混气进口、扰流气进口和瓦斯混合气出口，且低浓度瓦斯气进口和掺混气进口同时布置在气体掺混装置(50)的掺混起始端，扰流气进口布置在气体掺混装置(50)的掺混过程阶段，瓦斯混合气出口布置在气体掺混装置(50)的掺混终止端，所述气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气进口同时连接有第一瓦斯气支管(17)和第二瓦斯气支管(27)，且在第一瓦斯气支管(17)上沿着气体流动方向依次安装有第三快速开关型阀门(11)、第一脱水装置(12)、第二调节阀(13)、第一瓦斯浓度监测仪(14)、第一瓦斯气流量监测仪(15)和第一干式阻火器(16)，在第二瓦斯气支管(27)上沿着气体流动方向依次安装有第四快速开关型阀门(21)、第二脱水装置(22)、第三调节阀(23)、第二瓦斯浓度监测仪(24)、第二瓦斯气流量监测仪(25)和第二干式阻火器(26)，所述气体掺混装置(50)的掺混气进口连接有掺混气支管(38)，且在掺混气支管(38)上安装有第四调节阀(34)和掺混气流量监测仪(35)，所述气体掺混装置(50)的扰流气进口连接有扰流气支管(39)，且在扰流气支管(39)上安装有第五调节阀(36)和扰流气流量监测仪(37)，所述瓦斯抽放站(1)通过瓦斯气输送管(9)同时与第一瓦斯气支管(17)的进气端和第二瓦斯气支管(27)的进气端连接，且在瓦斯气输送管(9)上沿着气体流动方向依次安装有第一快速开关型阀门(2)、第一调节阀(3)、水封阻火装置(4)、第一水封放散装置(6)、第一压力监测仪(7)和第一瓦斯浓度监测装置(8)，所述第一水封放散装置(6)的进气口安装有第二快速开关型阀门(5)，所述第一瓦斯浓度监测装置(8)设置有三台瓦斯浓度监测仪，所述掺混气引风机(31)通过掺混气输送管(40)同时与掺混气支管(38)的进气端和扰流气支管(39)的进气端连接，且在掺混气输送管(40)上沿着气体流动方向依次安装有第三干式阻火器(32)和第五快速开关型阀门(33)，所述气体掺混装置(50)的瓦斯混合气出口通过瓦斯混合气输送管(59)与蓄热氧化装置(58)连接，且在瓦斯混合气输送管(59)上沿着气体流动方向依次安装有第二瓦斯浓度监测装置(51)、瓦斯混合气流量监测仪(52)、第二水封放散装置(54)、第七快速开关型阀门(55)、第二压力监测仪(56)和瓦斯混合气引风机(57)，所述第二水封放散装置(54)的进气口安装有第六快速开关型阀门(53)，所述第二瓦斯浓度监测装置(51)设置有两台瓦斯浓度监测仪；
安全掺混方法是首先根据蓄热氧化装置(58)需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，确定气体掺混装置(50)所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，之后利用第一瓦斯浓度监测装置(8)获取来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，并根据所需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值，计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，之后根据蓄热氧化装置(58)需要的瓦斯混合气的流量值，利用获取的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值和所需要的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，之后先打开第五快速开关型阀门(33)，打开并调节第四调节阀(35)和第五调节阀(37)，使得来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量值等于计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气的流量值，再打开第一快速开关型阀门(2)、第三快速开关型阀门(11)和第四快速开关型阀门(21)，逐步增大第一调节阀(3)、第二调节阀(13)和第三调节阀(23)的开度，由此逐步增加来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量值，并使得来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量值达到计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气的流量值，同时利用第二瓦斯浓度监测装置(51)监控气体掺混装置(50)所输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值逐渐增大，并达到蓄热氧化装置(58)需要的瓦斯混合气的瓦斯浓度值。
2.根据权利要求1所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，所述安全掺混方法，其步骤如下：
S1：根据蓄热氧化装置(58)的生产工艺要求，确定气体掺混装置(50)需要形成的瓦斯混合气的流量值F0和瓦斯浓度值Q0，利用第一瓦斯浓度监测装置(8)监测来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度，并获取低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1；
进入S2步骤的操作；
S2：计算需要输送至气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ0，为：
进入S3步骤的操作；
S3：计算需要输送至气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气的流量值F1和掺混气的流量值F2，分别为：
进入S4步骤的操作；
S4：首先打开第五快速开关型阀门(33)，打开并调节第四调节阀(35)和第五调节阀(37)，利用掺混气流量监测仪(35)监控掺混气支管(38)的掺混气的流量值F2c，利用扰流气流量监测仪(37)监控扰流气支管(39)的扰流气的流量值F2r，使得F2c+F2r＝F2；
然后再打开第一快速开关型阀门(2)、第三快速开关型阀门(11)和第四快速开关型阀门(21)，打开并逐步增大第一调节阀(3)、第二调节阀(13)和第三调节阀(23)的开度，利用第一瓦斯气流量监测仪(15)监控第一瓦斯气支管(17)的低浓度瓦斯气的流量值F1c，利用第二瓦斯气流量监测仪(25)监控第二瓦斯气支管(27)的低浓度瓦斯气的流量值F1r，利用第二瓦斯浓度监测装置(51)监控气体掺混装置(50)输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值Q0c，当使得Q0c＝Q0时，第一瓦斯气支管(17)和第二瓦斯气支管(27)的低浓度瓦斯气的流量调节停止；
进入S5步骤的操作；
S5：当Q0c＝Q0且F1c+F1r≠F1时，利用实际测量的F1c、F1r、F2c和F2r，计算得出气体掺混装置(50)实际输出的瓦斯混合气的流量值F01，之后重新计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气的流量F1与掺混气的流量F2的比值φ01，之后根据气体掺混装置(50)需要形成的瓦斯混合气的流量值F0，重新计算得出需要输送至气体掺混装置(50)的低浓度瓦斯气的流量和掺混气的流量，并返回至S4步骤中调节第四调节阀(35)和第五调节阀(37)的开度，以及第一调节阀(3)、第二调节阀(13)和第三调节阀(23)的开度，使得F2c+F2r＝F2和F1c+F1r＝F1，此时，先增加来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量。
3.根据权利要求1所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，当需要增加气体掺混装置(50)输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先增加来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量，其次增加来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量；当需要减小气体掺混装置(50)输出的瓦斯混合气的流量时，根据需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，首先减小来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量，其次减小来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量。
4.根据权利要求1所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，当气体掺混装置(50)所需要输出的瓦斯混合气的瓦斯浓度值发生变化时，根据低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，重新计算需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气与低浓度瓦斯气的流量比例值，并根据蓄热氧化装置(58)需要的瓦斯混合气的流量值，重新计算需要输送至气体掺混装置(50)的掺混气的流量值和低浓度瓦斯气的流量值，然后先增加来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量或减小来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量，再增加来自瓦斯抽放站(1)的低浓度瓦斯气的流量或减小来自掺混气引风机(31)的掺混气的流量。
5.根据权利要求1所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，当输送至气体掺混装置(50)的掺混气的流量和低浓度瓦斯气的流量均保持不变，且需要提升气体掺混装置(50)的掺混效果时，则通过调节第四调节阀(34)和第五调节阀(36)的开度，来增加扰流气支管(39)的扰流气的流量和减小掺混气支管(38)的掺混气的流量，且扰流气支管(39)的扰流气的流量增加值等于掺混气支管(38)的掺混气的流量减小值。
6.根据权利要求2所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，针对第二瓦斯浓度监测装置(51)的两台瓦斯浓度监测仪，一台瓦斯浓度监测仪作为正常使用设备，另一台瓦斯浓度监测仪作为备用设备。
7.根据权利要求1所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，通过掺混气引风机(31)输送至气体掺混装置(50)的掺混气是新鲜空气，或者是低温烟气，或者是低温烟气与新鲜空气的混合气。
8.根据权利要求2所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，在S1步骤中，低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1等于第一瓦斯浓度监测装置(8)的三台瓦斯浓度监测仪中监测数值大小为前两位的两台瓦斯浓度监测仪实时测量数值之和的平均值。
9.根据权利要求2所述的用于矿井低浓度瓦斯回收利用的掺混系统的安全掺混方法，其特征在于，在S4步骤中，还利用第一瓦斯浓度监测仪(14)获取第一瓦斯气支管(17)的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1c，利用第二瓦斯浓度监测仪(24)获取第二瓦斯气支管(27)的低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值Q1r，然后选取Q1、Q1c和Q1r三者中的最大值来替代S1步骤中低浓度瓦斯气的瓦斯浓度值，然后返回至S1步骤重新开始。
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