CN202228107U - 煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，包括集风罩、集风管道和连接支架，集风罩通过连接支架固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口的风流方向延长线上，集风管道连接在集风罩的出口上。集风罩利用乏风动能损失进行乏风瓦斯收集，不会影响煤矿风机的正常工况，也不产生新的能源消耗，提高了煤矿瓦斯的利用率，保护了大气环境。整个装置结构简单、实用，安装方便，收集成本低，回收效益高，对于煤矿中常见的离心式风机和轴流式风机均可适用。

Description

煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置

技术领域

本实用新型涉及一种集风装置，特别涉及一种在不影响煤矿主要通风机工况的前提下，能有效收集煤矿主要通风机扩散器顶部乏风瓦斯的装置，属于煤矿配套设备领域。

背景技术

研究表明，我国绝大部分的矿井瓦斯是通过乏风的形式排入大气的。资料显示，2010年我国煤矿瓦斯涌出量约为200亿m³左右，涌出量相当于每年有1800万吨原油或3000万吨的标准煤被白白浪费。不仅如此，乏风中甲烷产生的温室效应是CO₂的21倍，对大气臭氧层的破坏能力约为CO₂的7倍。将煤矿乏风瓦斯直接排放到大气中，一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，另一方面，加剧了大气污染和温室气体效应。

从20世纪90年代开始，为了减少温室气体排放量和洁净能源的有效利用，国内外研究机构开展了煤矿乏风瓦斯利用技术的开发与应用研究。在矿井乏风瓦斯的利用技术中均涉及到对煤矿乏风气体的收集，而煤矿乏风集风研究作为瓦斯富集技术开发与应用最前面的环节，在不影响矿井主要通风机工况的情况下，实现矿井主要通风机扩散器排风口与集风装置及管道的对接，在煤矿乏风瓦斯富集与利用技术中具有重要的意义。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种利用风机扩散器顶部出口损失的动能，有效而又最大程度的收集煤矿乏风瓦斯的装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，包括集风罩、集风管道和连接支架，集风管道连接在集风罩的出口上，集风罩通过连接支架固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口的风流方向延长线上，集风罩内表面为光滑曲线。

所述集风管道为变径管，变径管的大端连接在集风罩的出口上。

所述集风罩对应于扩散器顶部出口的垂直上方或斜上方。

所述连接支架为可调节长度的连接螺杆，连接螺杆的两端分别连接在扩散器顶部出口和集风罩的入口上。

本实用新型所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，利用固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口风流方向延长线上的集风罩，收集排出的乏风瓦斯，并通过变径集风管道进行传送，最终完成乏风瓦斯的收集。其过程在不影响煤矿主要通风机工况和无外界能源消耗的前提下，利用乏风动能损失，实现了乏风瓦斯的再收集、再利用，提高了煤矿瓦斯的利用率，保护了大气环境。其整个装置结构简单、安装方便，收集过程不产生能源消耗，收集成本低，回收效益高，对于煤矿中常见的离心式风机和轴流式风机均可适用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为本实用新型的结构示意图二。

具体实施方式

本实用新型所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，其主要目的是：在保证煤矿生产安全、不影响煤矿主要通风机工况的前提下，对主要通风机扩散器顶部排出的乏风瓦斯进行有效收集和利用，以达到节约能源、利用能源、保护环境的目的。

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1所示，以煤矿使用的轴流式风机为例，本实用新型所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，包括集风罩2、集风管道3和连接支架4。集风管道3为变径管，变径管的大端连接在集风罩2的出口上，变径管的小端与乏风收集后的后期处理装置连接。集风罩2和集风管道3的内表面为光滑曲线，这样，可以减少集风阻力，提高集风效果。集风罩2通过连接支架4固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口1的风流方向延长线上，其具体安装距离的取值范围为1-S米。其中，下限1米为经验值，1米的间距为最小安装距离，其可有效保证煤矿主要通风机扩散器的顶部排风通畅，防止对风机工况产生影响。上限S则可根据公式计算得出，公式为：

$\frac{Q}{Q_0}=2.2(\frac{\mathrm{\αs}}{r_0}+0.294)$

其中，Q-射流主体段的流量；Q₀-射流初始段的流量；r₀-扩散器出口当量半径

A、B-扩散器出口的长度和宽度；S-射流轴线上集风罩距离扩散器出口的轴向距离；α-湍流系数，也是表示射流流动结构的特征系数，一般由实验确定。这里，由于在射流初始段和主体段分界处流量基本相等，故取Q/Q₀≈1，将r₀代入公式后，即可计算出S的取值，确定出集风罩与扩散器顶部出口距离的上限，防止出射风流卷吸空气。

而集风罩入口面积则可根据公式：S_集∶S_扩＝Q_集∶Q_扩，确定出，其中，S_集：集风罩入口面积；S_扩：扩散器出口面积；Q_集：集风罩的集风量；Q_扩：扩散器出口的排风量。

由于轴流式风机扩散器的顶部出口1在排风时，乏风由出口1的一侧倾斜排出，故，除保持上述垂直距离外，还需使集风罩2与扩散器顶部出口1之间相互错开，即位于扩散器顶部出口1的斜上方，从而保证了集风效果最佳、集风面积最大。

而为保证扩散器顶部出口1与集风罩入口间的位置相对固定，连接支架4选用可进行长度调节的连接螺杆，连接螺杆的两端分别连接在扩散器顶部出口1和集风罩2的入口上，使得集风罩2和扩散器顶部出口1的位置相对固定，同时，还可根据需要，进行二者间必要的距离调节。

当然，受不同风机的影响，集风罩的连接位置也会进行相应调整。如图2所示，在离心式风机上，离心式集风罩5的位置就垂直安装在离心式风机扩散器顶部出口6的上方，这样，由出口垂直排出的乏风才能被有效收集，从而保证了集风的效果和可靠性。同样，连接支架也可为其它结构，其形式并不仅限于连接螺杆，只要能将集风罩与扩散器顶部出口的位置相对固定即可。

如图1所示，工作中，在轴流式风机的推动下，扩散器顶部出口1不断排出乏风瓦斯，受惯性力影响，乏风瓦斯顺着顶部出口1排出后会继续向前运动，由于集风罩2正对在扩散器顶部出口1的风流方向延长线上，乏风会进入到集风罩2中，并随着集风管道3的传送，最终实现乏风的自动收集。整个过程，无需消耗外界能源，乏风只在动能损失的过程中就完成了被收集过程。

Claims (4)

1.煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，其特征在于，包括集风罩、集风管道和连接支架，所述集风管道连接在集风罩的出口上；所述集风罩通过连接支架固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口的风流方向延长线上，集风罩内表面为光滑曲线。

2.根据权利要求1所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，其特征在于，所述集风管道为变径管，变径管的大端连接在集风罩的出口上。

3.根据权利要求1所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，其特征在于，所述集风罩对应于扩散器顶部出口的垂直上方或斜上方。

4.根据权利要求1所述的煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，其特征在于，所述连接支架为可调节长度的连接螺杆，连接螺杆的两端分别连接在扩散器顶部出口和集风罩的入口上。

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