CN1318794C - 煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置。属于煤矿低浓度瓦斯长距离安全输送技术领域。其工艺流程是煤矿瓦斯抽排到地面后，经阻火器进入瓦斯管道。然后一路由排空阀少量排空；另一路经阻火器和输气阀进入细水雾发生器混合，再经脱水器、阻火器到达瓦斯发电站作为燃料发电。脱水器分离出来的水循环使用。其装置主要包括：水环真空泵、阻火器、瓦斯管道、排空阀、输气阀、细水雾发生器、脱水器、过滤器、蓄水箱、补水箱、水循环泵、水管道、喷雾嘴和连接法兰。细水雾发生器之前各部分主要采用法兰连接。本发明解决了煤矿低浓度瓦斯长距离安全输送技术难题，使煤矿瓦斯由害变宝，作为洁净能源被充分利用，经济效益和社会效益非常显著。

Description

煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置

(一)技术领域

本发明属于煤矿瓦斯低浓度长距离安全输送技术领域，涉及到煤矿瓦斯防爆和细水雾发生器，具体而言是一种煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置。

(二)背景技术

煤矿瓦斯被称为矿难祸首，严重危及矿工生命及财产安全，必须及时向外排抽。据统计，全国煤矿每年向大气直接排放低浓度瓦斯(甲烷浓度5～25％)，折合纯甲烷约80亿立方米。若用作发电燃料，每年可获得240亿度电能。这不仅是能源的巨大浪费，而且严重污染环境。煤矿瓦斯排空是无奈之举，不抽排就会危及生命财产安全，瓦斯被抽排到地面，若要长距离输送到发电站，则极易发生爆炸事故，尤其是甲烷浓度为5～15％，是最危险的爆炸范围，所以只得在煤矿井口排空。目前，国内外虽然解决了甲烷浓度在25％以上的瓦斯输送技术问题，但沿途无阻火、防火措施，仍不太安全。在消防领域，经检索，近几年国内也有了细水雾灭火方面的专利文献。例如，消防用超细水液雾化器(99258444.2)、细水雾自动灭火装置(01272646.4)、细水雾发生器(02148569.0)。细水雾灭火机理，一是冷却，细水雾颗粒容易汽化，大量吸热，迅速降温，终止燃烧；二是稀释，细水雾迅速蒸发，由液相变为气相，抑制火焰。由于受到细水雾灭火机理启发，使煤矿瓦斯长距离安全输送技术有了创新性的突破，形成了该项自主创新成果。

(三)发明内容

本发明的目的，就在于研制提供一种煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法及装置，把煤矿低浓度瓦斯安全、方便、长距离输送到瓦斯发电站作为燃料发电，或做其它用途。

上述目的是由下述技术方案实现的：

煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法，其工艺流程特征是：煤矿瓦斯先经水环真空泵抽排到地面，再经水封式阻火器和干式阻火器进入瓦斯管道。然后瓦斯分两路，一路由旁通排空阀少量排空，另一路经阻火器和输气阀进入细水雾发生器混合管内，与细水雾混合后，再经脱水器脱水，脱水后的瓦斯气体再经阻火器、除水器，最后到达瓦斯发电机组作为燃料发电。由脱水器分离出来的水经过滤后返回蓄水箱，再由水循环泵打入水管道，并由喷雾嘴再次形成细水雾，如此循环下去。

煤矿瓦斯与细水雾混合输送装置包括：水环真空泵、水封式阻火器、干式阻火器、瓦斯管道、排空阀、输气阀、细水雾发生器、脱水器、除水器和连接法兰等。水环真空泵的进口连接煤矿井下瓦斯抽排管道，其出口连接水封式阻火器，再连接干式阻火器，再连接瓦斯管道。瓦斯管道分两路，一路用法兰连接排空阀；另一路用法兰连接水封式阻火器和干式阻火器，再用法兰连接输气阀，输气阀再用法兰连接细水雾发生器的混合管道，再用法兰连接脱水器。脱水器再依次连接干式阻火器、除水器、干式阻火器和瓦斯发电机组。

上述细水雾发生器，由瓦斯与细水雾混合管道、喷雾嘴、水雾控制阀、水管道、水循环泵、流量计、蓄水箱、补水箱、过滤器和脱水器组成。喷雾嘴沿轴向均布于混合管道上顶部。每个喷雾嘴与水管道之间安装一个水雾控制阀。水循环泵和流量计连接到蓄水箱的出水口，补水箱与蓄水箱连通。蓄水箱的进水口与脱水器的出水口之间安装过滤器。脱水器的底部有排水阀。

按照上述技术方案实施后，煤矿井内的低浓度瓦斯即可安全、方便、长距离输送到瓦斯发电站作为燃料发电，或做其它用途。从而结束煤矿瓦斯只能在矿井口排空的历史，使其由害变宝，作为一种洁净能源得到充分利用，并减少了对大气的污染，其经济效益和社会效益非常可观。

据初步统计，我国地下2000米以内的浅瓦斯资源总量约30万亿～35万亿立方米，与全国天然气资源总量相当。据知名专家预测，我国天然气资源仅够开采30～50年。因此，把煤矿瓦斯作为天然气的接续能源来开发利用，尽快实现瓦斯综合利用的产业化，不仅是解决我国能源接续的当务之急，也是建立节约型社会的当务之急。本发明解决了煤矿低浓度瓦斯长距离安全输送技术难题，就是为这当务之急提供了有力的创新技术支撑。

(四)附图说明

附图1是本发明的输送工艺统程方框图。

附图2是本发明的输送装置组成整体示意图。

(五)具体实施方式

结合附图说明一个实施例：

由图1、2所示，本发明的工艺流程是：煤矿瓦斯先经水环真空泵1抽排到地面，再经水封式阻火器2和干式阻火器3进入瓦斯管道4。然后瓦斯分两路，一路由旁通排空阀18少量排空；另一路经阻火器5、6和输气阀7进入细水雾发生器混合管道8内，与细水雾混合后，再经脱水器13脱水。脱水后的瓦斯气体再经阻火器14、16和除水器15，最后到达瓦斯发电机组17作为燃料发电。由脱水器13分离出来的水经过滤器19过滤后返回蓄水箱20，再由水循环泵23打入水管道11，并由喷雾嘴9再次形成细水雾，如此循环下去。

由图2所示，本发明的输送装置包括：水环真空泵1、水封式阻火器2和5、干式阻火器3、6、14、和16、瓦斯管道4、排空阀18、输气阀7、细水雾发生器、脱水器13、除水器15和连接法兰24。水环真空泵1的进口连接煤矿井下瓦斯抽排管道，水环真空泵1的出口连接水封式阻火器2，再连接干式阻火器3，再连接瓦斯管道4。瓦斯管道4分两路，一路用法兰24连接排空阀18；另一路用法兰24连接输气阀7，输气阀7再用法兰连接细水雾发生器混合管道8，再用法兰24连接脱水器13。脱水器13再依连接干式阻火器14、除水器15、干式阻火器16和瓦斯发电机组17。

由图2所示，细水雾发生器是该装置的核心部分，由混合管道8、喷雾嘴9、水雾控制阀10、水管道11、水循环泵23、流量计22、蓄水箱20、补水箱21、过滤器19和脱水器13组成。喷雾嘴9沿轴向均布于混合管道8上顶部。每个喷雾嘴9与水管道11之间安装一个水雾控制阀10。水循环泵23和流量计22连接到蓄箱20的出水口，补水箱21与蓄水箱20连通。蓄水箱20的进水口与脱水器13的出水口之间安装过滤器19。脱水器13的底部有排水阀12。

附图2中，排空阀18有两个主要作用，一是调节瓦斯管道4内的压力，二是当混合输送装置需要更换零部件时，关闭输气阀7，同时开启或自动开大排空阀18，避免水环真空泵1产生过高的背压。阻火器2和3的作用是，万一混合输送装置发生回火，能防止井下发生爆炸事故。阻火器14和16的作用是阻止回火和保护瓦斯发电机组17安全运行。混合管8的长度由瓦斯输送距离决定，可以是几十米、几百米或几公里。细水雾的粒径一般为400微米，由水循环泵23的水压、流量、水雾控制阀10和喷雾嘴9的结构形式决定。水循环使用，只需少量补充。

Claims (3)

1.一种煤矿瓦斯与细水雾混合输送方法，其工艺流程特征是：煤矿瓦斯先经水环真空泵(1)抽排到地面，再经水封式阻火器(2)和干式阻火器(3)进入瓦斯管道(4)，然后瓦斯管道分两路，一路由旁通排空阀(18)少量排空，另一路经阻火器(5)、(6)和输气阀(7)进入细水雾发生器混合管道(8)内，与细水雾混合后，再经脱水器(13)脱水，脱水后的瓦斯气体再经阻火器(14)、(16)和除水器(15)，最后到达瓦斯发电机组(17)作为燃料发电；由脱水器(13)分离出来的水经过滤器(19)过滤后返回蓄水箱(20)，再由水循环泵(23)打入水管道(11)，并由喷雾嘴(9)再次形成细水雾，如此循环下去。

2.一种煤矿瓦斯与细水雾混合输送装置，其特征是包括水环真空泵(1)、水封式阻火器(2)和(5)、干式阻火器(3)、(6)、(14)和(16)、瓦斯管道(4)、排空阀(18)、输气阀(7)、细水雾发生器、脱水器(13)、除水器(15)和连接法兰(24)；水环真空泵(1)的进口连接煤矿井下瓦斯抽排管道，水环真空泵(1)的出口连接水封式阻火器(2)，再连接干式阻火器(3)，再连接瓦斯管道(4)，瓦斯管道(4)分两路，一路用法兰(24)连接排控阀(18)，另一路用法兰(24)连接水封式阻火器(5)和干式阻火器(6)，再用法兰(24)连接输气阀(7)，输气阀(7)再用法兰(24)连接脱水器(13)，脱水器(13)再依次连接干式阻火器(14)、除水器(15)、干式阻火器(16)和瓦斯发电机组(17)。

3.根据权利要求2所述的煤矿瓦斯与细水雾混合输送装置，其特征是细水雾发生器由混合管道(8)、喷雾嘴(9)、水雾控制阀(10)、水管道(11)、水循环泵(23)、流量计(22)、蓄水箱(20)、补水箱(21)、过滤器(19)和脱水器(13)组成，喷雾嘴(9)沿轴向均布于混合管道(8)上顶部，每个喷雾嘴(9)与水管线(11)之间安装一个水雾控制阀(10)，水循环泵(23)和流量计(22)连接到蓄水箱(20)的出水口，补水箱(21)与蓄水箱(20)连通，蓄水箱(20)的进水口与脱水器(13)的出水口之间安装过滤器(19)，脱水器(13)的底部有排水阀(12)。

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