CN205938557U - 一种气水分离阻火泄爆装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于低浓度瓦斯管道安全输送技术领域，涉及一种气水分离阻火泄爆装置。提出的一种气水分离阻火泄爆装置包括进气管（4）和两端封闭的空心筒体；在空心筒体的一侧壁面上设置有与外接管路连通的加水口（9）；进气管（4）与空心筒体之间的空腔的水对进气管内的瓦斯进行水封；进气管（4）的上端为弯管段；进气管弯管段的下端具有与空心筒体偏心设置的直管段，且直管段的下端位于水封面以下；在弯管与直管段的结合部位设置多孔板Ⅰ（3），多孔板Ⅰ（3）在平面位置上位于水封面的上方；进气管直管段的下端还套置有多孔板Ⅱ（10）；出气管管段的内壁面上焊接有挡板（7）。本实用新型有效阻止了爆炸火焰传播，并可定压泄放爆炸压力。

Description

一种气水分离阻火泄爆装置

技术领城

本实用新型属于低浓度瓦斯管道安全输送技术领域，涉及一种气水分离阻火泄爆装置。

背景技术

在瓦斯发电应用中，低浓度瓦斯的浓度易处于甲烷的爆炸极限范围，当瓦斯处于爆炸极限范围时，利用端回火、雷击等易造成管道瓦斯爆炸，若火焰的传播无法阻止，爆炸压力得不到有效泄放，则会造成瓦斯抽放站及煤矿井下安全事故的发生，导致经济损失及人员伤亡。此外，低浓度瓦斯在安全输送中，瓦斯内含有大量水分，若未在进燃气机前对水分分离则会降低燃气机性能。

现有关专利（申请号：CN201110178955.2、CN201210282520.7和CN201510183875.4）涉及的阻火泄爆装置具有如下特点：（1）借助输气管末端切割锯齿状，配合孔板进行大气泡切割，保证气泡均匀冒出，但无法保证气流在输气管末端速度分布的轴向对称性，以避免气流对液面的冲击产生气隙；（2）水封阻火器泄爆口安装防爆胶皮，易老化，无法承受负压，且泄爆压力不准确；（3）无清污口，清污麻烦；（4）双桶结构，成本高，结构复杂；（5）对严寒地区应用具有局限性。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提出一种气水分离阻火泄爆装置。

本实用新型通过以下技术方案完成其实用新型任务：

一种气水分离阻火泄爆装置，所述的气水分离阻火泄爆装置包括有用以灌注瓦斯的进气管和两端封闭的空心筒体；在空心筒体的一侧壁面上设置有与外接管路连通的加水口；所述进气管与空心筒体之间的空腔的水对进气管内的瓦斯进行水封;所述进气管的上端为弯管段，且弯管段的上端伸出空心筒体；弯管段呈90°设置，在弯管离心力的作用下瓦斯与弯管管壁发生碰撞，使瓦斯中的小液滴失去动能与瓦斯分离；进气管所述弯管段的下端具有与空心筒体偏心设置的直管段，且直管段的下端位于水封面以下；在所述弯管与直管段的结合部位设置多孔板Ⅰ，所述的多孔板Ⅰ在平面位置上位于水封面的上方；在多孔板Ⅰ的作用下，瓦斯流速重新分布，使瓦斯速度分布轴向对称化，对液面的冲击均匀，避免产生气隙，有效阻止火焰的传播；进气管所述直管段的下端还套置有多孔板Ⅱ，所述的多孔板Ⅱ焊接在空心筒体内，并位于所述水封面的下方，用来保证瓦斯从空心筒体的水中均匀涌出，避免水面波动产生气隙；所述空心筒体一侧壁面的上部安装有出气管；所述的出气管具有直管段，出气管所述直管段的一端伸入空心筒体内，并在其端头焊接有向上弯曲的弯曲段；出气管所述的弯曲段连通空心筒体的空腔；位于空心筒体内出气管所述直管段的内壁面上焊接有用以对瓦斯内的水进行阻隔的挡板，并在挡板内侧的直管段的内壁面上具有与空气筒体的空腔连通的泄水口，冷凝水遇挡板阻挡，经泄水口流入空心筒体内，减少下游管道的水含量；所述空心筒体的顶部设置有泄爆口，并在泄爆口的顶部设置有泄爆片；所述空心筒体的一侧壁面的底部设置有清污口，且所述的清污口由法兰盖密封；所述空心筒体的侧面还具有用以在水位高于水封面时将其放出的高位放水口，所述高位放水口通过法兰连接外部管道，外部管道另一端插入蓄水池一定深度，保证对瓦斯的水封，以防泄露；所述空心筒体侧面的底部具有放水口，当装置检修或停用时打开手动球阀将水从放水口排出。

所述多孔板Ⅱ具有用以进气管所述直管段穿过的偏心孔，并在所述偏心孔的周围均布有多个等尺寸通孔，多孔板Ⅱ的流通面积大于进气管的流通面积，减小了压损。

进气管的底部与空心筒体的底面之间的空腔内设置有用以对空心筒体内的水进行加热的蛇形加热管；所述的蛇形加热管通过角钢支撑在空心筒体内；所述蛇形加热管的进出口均伸出空心筒体，并在进出口分别安装防爆电磁阀；所述防爆电磁阀外接热源管道，其开关由安装在空心筒体上的温度传感器发出的温度信号控制。

所述空心筒体的侧面还安装有用以对水位进行实时监测的液位计。

所述的挡板呈月牙状，由两异径圆相交而成，用以减小了瓦斯的节流损失。

本实用新型提出的一种气水分离阻火泄爆装置，采用上述技术方案，在多孔板Ⅰ的作用下，瓦斯流速重新分布，使瓦斯速度分布轴向对称化，对液面的冲击均匀，避免产生气隙，有效阻止了火焰的传播；瓦斯从进气管流出后从水里上涌，经多孔板Ⅱ的破泡、均流后从水面均匀涌出，避免了水面波动产生气隙，且其流通面积大于进气弯管流通面积，减小了压损；瓦斯从水面涌出时带有一定的水分，一部分在桶体内冷凝成液态水，在出气口遇挡板阻挡，瓦斯中水滴与挡板发生碰撞，失去动能与瓦斯分离，经挡板旁边的泄水口流入该装置，减小下游管道的水含量；当系统压力超压时，泄爆片沿薄弱环节拉伸破坏，泄放压力，保障瓦斯抽放站及煤矿井下的安全。进气管被水封，且无气隙，火焰遇水熄灭，无法传入该装置的进气端管路，保障了瓦斯抽放站及煤矿井下的安全；

综上所述，本实用新型脱去了瓦斯中的液态水，有效阻止了爆炸火焰传播，并可定压泄放爆炸压力；具有自动加热功能，适用范围广的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为本实用新型蛇形加热管在空心筒体内的安装示意图。

图4为本实用新型中多孔板Ⅰ的结构示意图。

图5为本实用新型中多孔板Ⅱ结构示意图。

图6为本实用新型中挡板的结构示意图。

图7为本实用新型中自动加热及手动补、放水系统图。

图8为本实用新型中泄爆片的结构示意图。

图9为图8的俯视图。

图中：1、清污口；2、蛇形加热管；3、多孔板Ⅰ；4、进气管；5、泄爆口；6、出气管；7、挡板；8、泄水口；9、加水口；10、多孔板Ⅱ；11、放水口；12、液位计；13、高位放水口；14、连接体。

具体实施方式

结合附图和具体实施案例对本实用新型加以说明：

如图1、图2所示，一种气水分离阻火泄爆装置，所述的气水分离阻火泄爆装置包括有用以灌注瓦斯的进气管4和两端封闭（的空心筒体；在空心筒体的一侧壁面上设置有与外接管路连通的加水口9；所述进气管4与空心筒体之间的空腔的水对进气管内的瓦斯进行水封；所述进气管4的上端为弯管段，且弯管段的上端伸出空心筒体；弯管段呈90°设置，在弯管离心力的作用下瓦斯与弯管管壁发生碰撞，使瓦斯中的小液滴失去动能与瓦斯分离；进气管所述弯管段的下端具有与空心筒体偏心设置的直管段，且直管段的下端位于水封面以下；在所述弯管与直管段的结合部位设置多孔板Ⅰ3，所述的多孔板Ⅰ3在平面位置上位于水封面的上方；多孔板Ⅰ3的结构如图4所示；在多孔板Ⅰ3的作用下，瓦斯流速重新分布，使瓦斯速度分布轴向对称化，对液面的冲击均匀，避免产生气隙，有效阻止火焰的传播；进气管所述直管段的下端还套置有多孔板Ⅱ4，所述的多孔板Ⅱ4焊接在空心筒体内，并位于所述水封面的下方，用来保证瓦斯从空心筒体的水中均匀涌出，避免水面波动产生气隙；结合图5所示，所述多孔板Ⅱ4具有用以进气管所述直管段穿过的偏心孔，并在所述偏心孔的周围均布有多个等尺寸通孔，多孔板Ⅱ4的流通面积大于进气管的流通面积，减小了压损；所述空心筒体一侧壁面的上部安装有出气管6；所述的出气管6具有直管段，出气管6所述直管段的一端伸入空心筒体内，并在其端头焊接有向上弯曲的弯曲段；出气管6所述的弯曲段连通空心筒体的空腔；位于空心筒体内出气管所述直管段的内壁面上焊接有用以对瓦斯内的水进行阻隔的挡板7，并在挡板7内侧的直管段的内壁面上具有与空气筒体的空腔连通的泄水口8，瓦斯从水面涌出时带有一定的水分，一部分在桶体内冷凝成液态水，在出气口遇挡板阻挡，瓦斯中水滴与挡板发生碰撞，失去动能与瓦斯分离，经挡板旁边的泄水口流入该装置，减小下游管道的水含量。出气管对装置出气侧管道系统发生的爆炸压力波的泄爆具有导向作用；结合图6，所述的挡板7呈月牙状，由两异径圆相交而成，用以减小了瓦斯的节流损失；所述空心筒体的顶部设置有泄爆口5，并在泄爆口的顶部设置有泄爆片；该装置顶部设有泄爆口，泄爆口安装的泄爆片可以实现定压动作，从而达到定压泄爆功能。泄爆片低压侧向上凸起，可承受瓦斯在装置内流动时产生的负压。根据所需泄爆压力在泄爆片上均匀开槽以实现该装置的定压泄爆；所述空心筒体的一侧壁面的底部设置有清污口1，且所述的清污口1由法兰盖密封；所述空心筒体的侧面还具有用以在水位高于水封面时将其放出的高位放水口13；当装置内水位达到上限值时，多余的水从高位放水口13溢出；该高位放水口13通过法兰连接外部管道，外部管道另一端插入细水雾水池一定深度，对瓦斯进行水封，以防泄露；所述空心筒体侧面的底部具有放水口11，当装置检修或停用时打开手动球阀将水从放水口排出。

所述的多孔板Ⅰ采用现有技术中已有的Zanker流动调整器板，在此不做过多说明。所述的多孔板Ⅰ由对称环形分布的32个钻孔组成，孔的尺寸是管道内径D的函数。板上有：

a)0.25D±0.0025 D节圆直径上，一圈4个直径0.141D±0.001D的孔；

b)0.56D±0.0056 D节圆直径上，一圈8个直径0.139D±0.001D的孔；

c)0.75D±0.0075 D节圆直径上，一圈4个直径0.1365D±0.001D的孔；

d)0.85D±0.0085 D节圆直径上，一圈8个直径0.110D±0.001D的孔；

e)0.90D±0.009 D节圆直径上，一圈8个直径0.077D±0.001D的孔。

所述的多孔板Ⅰ的厚度为D/8。

进气管的底部与空心筒体的底面之间的空腔内设置有用以对空心筒体内的水进行加热的蛇形加热管2；所述的蛇形加热管2通过角钢支撑在空心筒体内；所述蛇形加热管2的进出口均伸出空心筒体，并在进出口分别安装防爆电磁阀；所述防爆电磁阀外接热源管道，其开关由安装在空心筒体上的温度传感器发出的温度信号控制。

所述空心筒体的侧面还安装有用以对水位进行实时监测的液位计12。

本实用新型工作时首先打开加水口9外接管道球阀往装置内加水，加至正常水位停止；然后，低浓度瓦斯经进气管4进入该装置，在进气管弯头处做圆周运动产生离心力，在离心力的作用下瓦斯与进气管管壁发生碰撞，使瓦斯中的小液滴失去动能与瓦斯分离，将其收集在装置内。而输送管段下部聚积的大量液态水则直接流入该装置。低浓度瓦斯在弯头处做圆周运动时，流动截面处瓦斯角速度一致，然而运动半径不同，因此造成弯道处的外侧流速高于弯道内侧流速；在多孔板Ⅰ3的作用下，瓦斯流速重新分布，使瓦斯速度分布轴向对称化，对液面的冲击均匀，避免产生气隙，有效阻止了火焰的传播。瓦斯从进气管流出后从水里上涌，经多孔板Ⅱ10破泡、均流后从水面均匀涌出，避免水面波动产生气隙，且其流通面积大于进气管流通面积，减小了压损。从水面均匀涌出的瓦斯流向出气口6，经挡板7阻挡，瓦斯中水滴与挡板7发生碰撞，失去动能与瓦斯分离，经挡板7旁边的泄水口8流入该装置。瓦斯经出气管6流出。

一旦利用端回火或雷击导致该装置出气端管道内瓦斯发生爆炸，压力波经出气管6的弯头导向，将压力波传至泄爆口5。当系统压力超压时，泄爆片（图8、图9所示）沿薄弱环节拉伸破坏，泄放压力，保障瓦斯抽放站及煤矿井下的安全。进气管被水封，且无气隙，火焰遇水熄灭，无法传入该装置的进气端管路，保障了瓦斯抽放站及煤矿井下的安全。

定期通过液位计观察水位或控制台监视，当发现液位较低或发生报警时打开手动球阀从加水口9补水，水位至正常水位停止补水，保证进气弯管的有效水封高度。装置补、放水系统图如图7所示：水从高位水箱经手动球阀连接加水口9进入该装置，通过高位放水口13自动排水，当装置检修或停用时打开手动球阀将水从放水口11排出。

当该装置使用场合温度较低时，比如北方冬季户外，为避免装置内水结冰影响其使用，由温度传感器检测装置内水温，并通过温度信号控制防爆电磁阀的开关。当水温降至下限值时，蛇形加热管2（如图3所示）的进出口防爆电磁阀自动打开，高温水或蒸汽流入蛇形加热管2对装置内水进行循环加热，当装置内水温升至上限值时，蛇形加热管2的进出口防爆电磁阀自动关闭，加热停止。自动加热系统图如图7所示。

低浓度瓦斯在弯头处做圆周运动，流动截面处瓦斯角速度一致，然而运动半径不同，因此造成弯道处的外侧流速高于弯道内侧流速，直接造成进气弯管出口端流速分布剖面的轴向不对称，流速快的一侧产生很大的气隙，容易引起传爆危险。为防止瓦斯对水的冲击产生气隙导致火焰传入进气管道，进气管内增加多孔板Ⅰ3，使瓦斯速度分布轴向对称化，对液面的冲击均匀。

为保证瓦斯从装置的水中均匀涌出，避免水面波动产生气隙，同时保证瓦斯的流通面积，减小压损，在水封面下方安装多孔板Ⅱ10，其流通面积大于进气弯管流通面积。

该装置侧面设有加水口9和放水口11，加水口9外接补水管道。当液位计显示装置内水位较低时或发生液位低报警，打开手动球阀从加水口9补水，水位至正常水位停止补水，保证进气管的有效水封高度。当装置检修或停用时打开手动球阀将水从放水口11排出。

该装置侧面下方的连接体14安装温度传感器，用来检测装置内的水温，并通过温度信号控制防爆电磁阀的开关。

Claims (5)

1.一种气水分离阻火泄爆装置，其特征在于：所述的气水分离阻火泄爆装置包括有用以灌注瓦斯的进气管（4）和两端封闭的空心筒体；在空心筒体的一侧壁面上设置有与外接管路连通的加水口（9）；所述进气管（4）与空心筒体之间的空腔的水对进气管内的瓦斯进行水封；所述进气管（4）的上端为弯管段，且弯管段的上端伸出空心筒体；弯管段呈90°设置；进气管所述弯管段的下端具有与空心筒体偏心设置的直管段，且直管段的下端位于水封面以下；在所述弯管与直管段的结合部位设置多孔板Ⅰ（3），所述的多孔板Ⅰ（3）在平面位置上位于水封面的上方；进气管所述直管段的下端还套置有多孔板Ⅱ（10），所述的多孔板Ⅱ（10）焊接在空心筒体内，并位于所述水封面的下方；所述空心筒体一侧壁面的上部安装有出气管（6）；所述的出气管（6）具有直管段，出气管所述直管段的一端伸入空心筒体内，并在其端头焊接有向上弯曲的弯曲段；出气管（6）所述的弯曲段连通空心筒体的空腔；位于空心筒体内出气管所述直管段的内壁面上焊接有用以对瓦斯内的水进行阻隔的挡板（7），并在挡板（7）内侧的直管段的内壁面上具有与空气筒体的空腔连通的泄水口（8）；所述空心筒体的顶部设置有泄爆口（5），并在泄爆口的顶部设置有泄爆片；所述空心筒体的一侧壁面的底部设置有清污口（1），且所述的清污口（1）由法兰盖密封；所述空心筒体的侧面还具有用以在水位高于水封面时将其放出的高位放水口（13），所述高位放水口（13）通过法兰连接外部管道；所述空心筒体侧面的底部具有放水口（11）。

2.如权利要求1所述的一种气水分离阻火泄爆装置，其特征在于：所述多孔板Ⅱ（10）具有用以进气管所述直管段穿过的偏心孔，并在所述偏心孔的周围均布有多个等尺寸通孔。

3.如权利要求1所述的一种气水分离阻火泄爆装置，其特征在于：进气管的底部与空心筒体的底面之间的空腔内设置有用以对空心筒体内的水进行加热的蛇形加热管（2）；所述的蛇形加热管（2）通过角钢支撑在空心筒体内；所述蛇形加热管（2）的进出口均伸出空心筒体，并在进出口分别安装防爆电磁阀；所述防爆电磁阀外接热源管道，其开关由安装在空心筒体上的温度传感器发出的温度信号控制。

4.如权利要求1所述的一种气水分离阻火泄爆装置，其特征在于：所述空心筒体的侧面还安装有用以对水位进行实时监测的液位计（12）。

5.如权利要求1所述的一种气水分离阻火泄爆装置，其特征在于：所述的挡板（7）呈月牙状，由两异径圆相交而成。