CN208934734U - 一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，属于煤矿节能减排、煤矿安全技术及工程领域领域，本实用新型解决的技术问题在于提供一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，本实用新型所采用的技术方案为；一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，包括：乏风引风罩、乏风输送管道、抽放瓦斯连接管道、混合器、混合气体输送管道、引风机和蓄热式高温氧化装置；乏风输送管道与乏风引风罩连通，使得乏风由于负压吸取至乏风输送管道内；抽放瓦斯连接管道的排气口与乏风输送管道的进气口连通，排气口将乏风输送管道分为待预掺混乏风管和已预掺混乏风管，抽放瓦斯连接管道倾斜设置于乏风输送管道上；该设备广泛应用于煤矿瓦斯领域。

Description

一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统

技术领域

本实用新型属于煤矿节能减排、煤矿安全技术及工程领域，具体涉及一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统。

背景技术

“乏风”又称“煤矿风排瓦斯”，指煤矿通风气流携带的安全限度以下的甲烷，这些浓度极低的甲烷长期以来无法利用，全部排到大气中。风排瓦斯虽然浓度极低，但总量特别巨大，所含的甲烷约占我国煤矿瓦斯甲烷总量的81％。如此巨大的甲烷排放量不仅意味着巨大的温室气体污染，而且蕴含着巨大的潜在能源。

尤其是在一些高瓦斯矿井，由于其工作面的瓦斯浓度远远超出《煤矿安全规程》所规定的标准，单纯采用通风的方法难以把工作面的瓦斯浓度控制在允许的范围内；在煤与瓦斯突出矿井，突出的危险也严重威胁着矿井工作人员的生命安全，制约着矿井的正常生产。在此情况下，必须采取瓦斯抽放的方式来改善矿井的安全生产状况，缓解生产压力。

为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤（岩）层中赋存或释放的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。

对乏风及低浓度抽放瓦斯实现采集与输送，并通过对瓦斯的氧化处理来消除原来排放到大气中的甲烷，使之氧化为二氧化碳和水，从而产生巨大的温室气体减排效应。但是，目前的乏风及低浓度瓦斯进行混合时，气体流动过快，经过混合器不能充分混合，存在瓦斯混合不均匀，瓦斯掺混精度不高，容易引起瓦斯爆炸，因此研制出一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型克服了瓦斯掺混不均匀的问题，提供了一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统。

为解决上述中存在的问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，包括：乏风引风罩、乏风输送管道、抽放瓦斯连接管道、混合器、混合气体输送管道、引风机和蓄热式高温氧化装置；所述乏风输送管道与乏风引风罩连通，使得乏风由于负压吸取至乏风输送管道内；

所述抽放瓦斯连接管道的排气口与乏风输送管道的进气口连通，使得抽放瓦斯由于抽放瓦斯连接管道内负压吸入至乏风输送管道，所述排气口将乏风输送管道分为待预掺混乏风管和已预掺混乏风管，所述抽放瓦斯连接管道倾斜设置于乏风输送管道上，所述抽放瓦斯连接管道与待预掺混乏风管之间为钝角，所述排气口伸入乏风输送管道内部，所述排气口的输出端面倾斜设置于抽放瓦斯连接管道，所述排气口的输出端面与已预掺混乏风管之间为锐角，若干个所述进气口均匀分布于乏风输送管道上，所述排气口设置有若干个，所述排气口与进气口成对设置；

所述抽放瓦斯连接管道内的抽放瓦斯与乏风输送管道内流动的乏风经混合器掺混均匀至具有低浓度甲烷的混合气体后，通过混合气体输送管道输送至一个或以上蓄热式高温氧化装置进行氧化处理；所述煤矿乏风及抽放瓦斯的负压输送动力来源于蓄热式高温氧化装置上游设置的引风机；所述的混合器为导流板和静态掺混器的组合，所述的导流板设置于乏风输送管道和抽放瓦斯连接管道的交汇处附近；所述的静态掺混器设置于乏风输送管道和抽放瓦斯连接管道的交汇处的下游；所述抽放瓦斯连接管道延伸至乏风输送管道内，并与其相对的乏风输送管道的管壁和抽放瓦斯连接管道的排气口各留有距离。

所述抽放瓦斯连接管道底端与乏风输送管道的中轴线之间设置有间隙。

所述抽放瓦斯连接管道与待预掺混乏风管之间的夹角为110至165度。

所述排气口的输出端面与已预掺混乏风管之间的夹角为30至75度。

所述抽放瓦斯连接管道与乏风输送管道通过螺纹固定连接或焊接。

所述的掺混处理系统还包括蒸汽锅炉和烟囱，所述的蒸汽锅炉和烟囱均通过设有的热风输送管道与蓄热式高温氧化装置连通。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本实用新型采用的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，使得抽采瓦斯与乏风进入混合器之前形成强烈的对冲，抽采瓦斯在对冲时与乏风先进行预混合，多股抽采瓦斯与乏风的流动方向相反，当乏风向前流动时，由于气体流动很快，抽采瓦斯迎着乏风的气流冲入乏风管道，乏风将抽采瓦斯吹散，乏风与抽采瓦斯进行混合，然后一同进入混合器内再次混合，经过两次混合，使得抽采瓦斯和乏风混合的更加均匀，提高了混合精度，减少了有气流过快而没有充分混合的瓦斯，降低了瓦斯爆炸事故发生的概率；

二、本实用新型采用倾斜设置的抽采瓦斯连接管道，用抽采瓦斯连接管道的管壁阻挡了乏风流入抽采瓦斯连接管道，防止抽采瓦斯倒流，同时减少了抽采瓦斯与乏风对冲时的阻力，抽采瓦斯的排气口为倾斜端口，增大了抽采瓦斯与乏风的单位时间内接触面积，使得乏风与抽采瓦斯充分混合，提高混配效果；

三、本实用新型可以采用多组抽采瓦斯连接管道与乏风输送管道连通，便于对乏风输送管道内瓦斯浓度调控，通过开关不同抽采瓦斯连接管道，可以配比成不同瓦斯的浓度，使得瓦斯浓度可以得到及时的调整，瓦斯浓度调控范围更为宽泛。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一中的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统的抽放瓦斯连接管道剖视图。

图3为本实用新型实施例二中的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统的抽放瓦斯连接管道剖视图。

图中1为煤矿地面抽采泵站，2为抽放瓦斯排空管，3为抽放瓦斯引风罩，4为抽放瓦斯连接管道，5为乏风扩散他，6为乏风引风罩，71为乏风输送管道，72为混合气体输送管道，8为导流板，9为静态掺混器，11为引风机，12为蓄热式高温氧化装置，10为混合器，711为排气口，712为进气口，713为待预掺混乏风管，714为已预掺混乏风管。

具体实施方式

实施例1

如图1至2所示，本实施例中的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，包括：乏风引风罩6、乏风输送管道71、抽放瓦斯连接管道4、混合器10、混合气体输送管道72、引风机11和蓄热式高温氧化装置12；所述乏风输送管道71与乏风引风罩6连通，使得乏风由于负压吸取至乏风输送管道71内；

所述抽放瓦斯连接管道4的排气口711与乏风输送管道71的进气口712连通，使得抽放瓦斯由于抽放瓦斯连接管道4内负压吸入至乏风输送管道71，所述排气口711将乏风输送管道71分为待预掺混乏风管713和已预掺混乏风管714，所述抽放瓦斯连接管道4倾斜设置于乏风输送管道71上，所述抽放瓦斯连接管道4与待预掺混乏风管713之间为钝角，所述排气口711伸入乏风输送管道71内部，所述排气口711的输出端面倾斜设置于抽放瓦斯连接管道4，所述排气口711的输出端面与已预掺混乏风管714之间为锐角，若干个所述进气口712均匀分布于乏风输送管道71上，所述排气口711设置有若干个，所述排气口711与进气口712成对设置；

所述抽放瓦斯连接管道4内的抽放瓦斯与乏风输送管道71内流动的乏风经混合器10掺混均匀至具有低浓度甲烷的混合气体后，通过混合气体输送管道72输送至一个或以上蓄热式高温氧化装置12进行氧化处理；所述煤矿乏风及抽放瓦斯的负压输送动力来源于蓄热式高温氧化装置12上游设置的引风机11；所述的混合器10为导流板8和静态掺混器9的组合，所述的导流板8设置于乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4的交汇处附近；所述的静态掺混器9设置于乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4的交汇处的下游；所述抽放瓦斯连接管道4延伸至乏风输送管道71内，并与其相对的乏风输送管道71的管壁和抽放瓦斯连接管道4的排气口各留有距离。

所述抽放瓦斯连接管道4底端与乏风输送管道71的中轴线之间设置有间隙。

所述抽放瓦斯连接管道4与待预掺混乏风管713之间的夹角为110至165度。

所述排气口711的输出端面与已预掺混乏风管714之间的夹角为30至75度。

所述抽放瓦斯连接管道4与乏风输送管道71通过螺纹固定连接或焊接。

所述的掺混处理系统还包括蒸汽锅炉和烟囱，所述的蒸汽锅炉和烟囱均通过设有的热风输送管道与蓄热式高温氧化装置12连通。

所述的掺混处理系统还包括：抽放瓦斯排空管2和抽放瓦斯引风罩3；所述抽放瓦斯排空管2的下端口与煤矿地面抽采泵站1连通；所述抽放瓦斯引风罩3为导通的罩体结构，该抽放瓦斯引风罩3设置于所述抽放瓦斯排空管2的出口处，并与大气连通；所述抽放瓦斯引风罩3的侧壁开设有引风孔，该引风孔与所述抽放瓦斯连接管道4的进气口相连通。所述抽放瓦斯连接管道4上设置有抑爆装置，该抑爆装置通过安装于抽放瓦斯连接管道4和抽放瓦斯引风罩3上的两组火焰传感器进行爆炸监测。

所述的乏风输送管道71在靠近乏风引风罩6排气口的一侧设有乏风风源调节阀，乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4的交汇点上游或附近设有压力传感器，该压力传感器通过监测乏风输送管道71内掺混前的气体压力，对乏风风源调节阀进行闭环自动调节。

所述的混合气体输送管道72在混合器10的下游设有测量仪，该测量仪通过显示的监测值，对引风机11进行闭环变频控制，实现混合气体输送管道72内气体流量的控制。所述的混合气体输送管道72在靠近混合器10出口的一侧设有甲烷浓度监测器，通过甲烷浓度连续在线监测，对抽放瓦斯连接管道4上设有的抽放瓦斯调节阀进行闭环自动调节。所述的混合气体输送管道72在混合器10的下游设置有除雾脱水装置，所述的除雾脱水装置内通过平行排列的波纹板形成若干个供气流输送的通道，用于将脱除水滴后的气体送入蓄热式高温氧化装置12内。所述的混合气体输送管道72在靠近引风机11入口的一侧设有隔离阀，该隔离阀通过甲烷浓度监测器的监测结果控制其开关，当甲烷浓度监测器所监测甲烷体积浓度超过预设的阈值时，隔离阀快速关闭，使得蓄热式高温氧化装置12与混合气体输送管道72彻底隔离。

所述的乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4的交汇点上游设有空气进气管，所述空气进气管的进气口直接与大气连通，该空气进气管上设有压力调节阀，当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制压力调节阀开启，利用大气平衡乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4内的负压。

所述混合气体输送管道72在隔离阀的上游设有紧急排空管，所述的紧急排空管的上端口直接与大气连通，该紧急排空管上设有排空阀和排空风机；当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制排空阀开启及排空风机启动，利用排空风机产生的负压从乏风引风罩6抽取乏风吹扫混合气体输送管道72后，将管道内残留的瓦斯经紧急排空管排入大气。

所述混合气体输送管道72在隔离阀的上游设有排空进气管，所述的排空进气管的进气口直接与大气连通，该排空进气管上设有排空风机和进气阀；所述的乏风输送管道71设有紧急排空管，所述紧急排空管设置于乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4的交汇点的上游，该紧急排空管上设有排空阀；当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制排空阀、进气阀开启以及排空风机的启动，利用排空风机从大气中抽取空气吹扫混合气体输送管道72和乏风输送管道71后，将管道内残留的瓦斯经紧急排空管排入大气。

所述的乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4的交汇点上游设有通气管 ，所述通气管的上端口直接与大气连通，该通气管上设有多功能阀；所述混合气体输送管道72的末端设有排空进气管，所述的排空进气管的一端直接与大气连通，该排空进气管上设有排空风机和进气阀：当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制多功能阀、进气阀开启以及排空风机的启动，利用排空风机从大气中抽取空气依次吹扫混合气体输送管道72和乏风输送管道71后，将管道内残留的瓦斯经通气管排入大气；或者当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制进气阀开启及排空风机的启动，利用排空风机产生的负压从乏风引风罩6抽取乏风吹扫混合气体输送管道72后，将管道内残留的瓦斯经排空进气管排入大气；或者当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制进气阀、多功能阀开启及排空风机的启动，从通气管抽取空气吹扫乏风输送管道71和混合气体输送管道72后，将管道内残留的瓦斯经排空进气管排入大气。

当蓄热式高温氧化装置12停运后，通过闭环控制多功能阀开启后利用大气平衡乏风输送管道71与抽放瓦斯连接管道4内的压力。所述的引风机11内设有均压环，所述的均压环用于测量混合气体输送管道72内的气体流量。

本实施例中，煤矿地面抽采泵站1的抽放瓦斯由于瓦斯水环泵出口正压输送至抽放瓦斯排空管2内，并进入抽放瓦斯引风罩3。当蓄热式高温氧化装置12停运时，乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4内为正压，瓦斯采集率为0％，与抽放瓦斯排空管2连接段内的气体由于射流作用，能够反向流入抽放瓦斯引风罩3内，有效避免瓦斯泄漏至乏风输送管道71内，抽放瓦斯通过抽放瓦斯引风罩3上端口(扩散口)排放至大气当中，同时乏风扩散塔5内的乏风可经其上端设有的乏风引风罩6排放至大气当中；而当蓄热式高温氧化装置12运行时，依靠混合气体输送管道72内安装的引风机11的驱动，乏风扩散塔5内的乏风也通过引风机11负压吸入乏风输送管道71内，乏风输送管道71内存在的强大负压使得抽放瓦斯引风罩3罩体侧壁的引风孔处产生负压，将抽放瓦斯吸引至抽放瓦斯连接管道4内，设置有三个抽放瓦斯连接管道4，所述抽放瓦斯连接管道4均匀分布在乏风输送管道71的同一圆周处，当抽采瓦斯进入乏风输送管道71时，从三个方向同时与乏风进行混合，使得预混合时乏风混合更为均匀，混合后的乏风又进入混合器10，通过导流板8和静态掺混器9两次掺混均匀，经除雾脱水装置脱除液滴后输送至蓄热式高温氧化装置12进行氧化处理，最终将热风加以利用或处理。

实施例2

如图1和图3所示，本实施例中的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，包括：乏风引风罩6、乏风输送管道71、抽放瓦斯连接管道4、混合器10、混合气体输送管道72、引风机11和蓄热式高温氧化装置12；所述乏风输送管道71与乏风引风罩6连通，使得乏风由于负压吸取至乏风输送管道71内；

所述抽放瓦斯连接管道4的排气口711与乏风输送管道71的进气口712连通，使得抽放瓦斯由于抽放瓦斯连接管道4内负压吸入至乏风输送管道71，所述排气口711将乏风输送管道71分为待预掺混乏风管713和已预掺混乏风管714，所述抽放瓦斯连接管道4倾斜设置于乏风输送管道71上，所述抽放瓦斯连接管道4与待预掺混乏风管713之间为钝角，所述排气口711伸入乏风输送管道71内部，所述排气口711的输出端面倾斜设置于抽放瓦斯连接管道4，所述排气口711的输出端面与已预掺混乏风管714之间为锐角，若干个所述进气口712均匀分布于乏风输送管道71上，所述排气口711设置有若干个，所述排气口711与进气口712成对设置；

所述抽放瓦斯连接管道4内的抽放瓦斯与乏风输送管道71内流动的乏风经混合器10掺混均匀至具有低浓度甲烷的混合气体后，通过混合气体输送管道72输送至一个或以上蓄热式高温氧化装置12进行氧化处理；所述煤矿乏风及抽放瓦斯的负压输送动力来源于蓄热式高温氧化装置12上游设置的引风机11；所述的混合器10为导流板8和静态掺混器9的组合，所述的导流板8设置于乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4的交汇处附近；所述的静态掺混器9设置于乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4的交汇处的下游；所述抽放瓦斯连接管道4延伸至乏风输送管道71内，并与其相对的乏风输送管道71的管壁和抽放瓦斯连接管道4的排气口各留有距离。

所述抽放瓦斯连接管道4底端与乏风输送管道71的中轴线之间设置有间隙。

所述抽放瓦斯连接管道4与待预掺混乏风管713之间的夹角为110至165度。

所述排气口711的输出端面与已预掺混乏风管714之间的夹角为30至75度。

所述抽放瓦斯连接管道4与乏风输送管道71通过螺纹固定连接或焊接。

所述的掺混处理系统还包括蒸汽锅炉和烟囱，所述的蒸汽锅炉和烟囱均通过设有的热风输送管道与蓄热式高温氧化装置12连通。

本实施例中，煤矿地面抽采泵站1的抽放瓦斯由于瓦斯水环泵出口正压输送至抽放瓦斯排空管2内，并进入抽放瓦斯引风罩3。当蓄热式高温氧化装置12停运时，乏风输送管道71和抽放瓦斯连接管道4内为正压，瓦斯采集率为0％，与抽放瓦斯排空管2连接段内的气体由于射流作用，能够反向流入抽放瓦斯引风罩3内，有效避免瓦斯泄漏至乏风输送管道71内，抽放瓦斯通过抽放瓦斯引风罩3上端口(扩散口)排放至大气当中，同时乏风扩散塔5内的乏风可经其上端设有的乏风引风罩6排放至大气当中；而当蓄热式高温氧化装置12运行时，依靠混合气体输送管道72内安装的引风机11的驱动，乏风扩散塔5内的乏风也通过引风机11负压吸入乏风输送管道71内，乏风输送管道71内存在的强大负压使得抽放瓦斯引风罩3罩体侧壁的引风孔处产生负压，将抽放瓦斯吸引至抽放瓦斯连接管道4内，设置有四个抽放瓦斯连接管道4，位于同一圆周处的两个抽放瓦斯连接管道4均匀分布在待预掺混乏风管713上侧和下侧两处，位于另一圆周处的另外两个所述抽放瓦斯连接管道4均匀分布在待预掺混乏风管713左侧和右侧，当抽采瓦斯进入乏风输送管道71时，乏风先与上下两侧的抽采瓦斯混合，再经过左右两侧的抽采瓦斯再次混合，乏风混合时受力更加平衡，使得预混合时乏风混合更为均匀，混合后的乏风又进入混合器10，通过导流板8和静态掺混器9两次掺混均匀，经除雾脱水装置脱除液滴后输送至蓄热式高温氧化装置12进行氧化处理，最终将热风加以利用或处理。

上述抽放瓦斯连接管道4可以根据不同的需求，瓦斯混合的不同浓度进行设置，只要均匀分布在乏风输送管道71上，且使得乏风和抽采瓦斯混合均匀即可。

上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于，该掺混处理系统包括：乏风引风罩（6）、乏风输送管道（71）、抽放瓦斯连接管道（4）、混合器（10）、混合气体输送管道（72）、引风机（11）和蓄热式高温氧化装置（12）；所述乏风输送管道（71）与乏风引风罩（6）连通，使得乏风由于负压吸取至乏风输送管道（71）内；

所述抽放瓦斯连接管道（4）的排气口（711）与乏风输送管道（71）的进气口（712）连通，使得抽放瓦斯由于抽放瓦斯连接管道（4）内负压吸入至乏风输送管道（71），所述排气口（711）将乏风输送管道（71）分为待预掺混乏风管（713）和已预掺混乏风管（714），所述抽放瓦斯连接管道（4）倾斜设置于乏风输送管道（71）上，所述抽放瓦斯连接管道（4）与待预掺混乏风管（713）之间为钝角，所述排气口（711）伸入乏风输送管道（71）内部，所述排气口（711）的输出端面倾斜设置于抽放瓦斯连接管道（4），所述排气口（711）的输出端面与已预掺混乏风管（714）之间为锐角，若干个所述进气口（712）均匀分布于乏风输送管道（71）上，所述排气口（711）设置有若干个，所述排气口（711）与进气口（712）成对设置；

所述抽放瓦斯连接管道（4）内的抽放瓦斯与乏风输送管道（71）内流动的乏风经混合器（10）掺混均匀至具有低浓度甲烷的混合气体后，通过混合气体输送管道（72）输送至一个或以上蓄热式高温氧化装置（12）进行氧化处理；煤矿乏风及抽放瓦斯的负压输送动力来源于蓄热式高温氧化装置（12）上游设置的引风机（11）；所述的混合器（10）为导流板（8）和静态掺混器（9）的组合，所述的导流板（8）设置于乏风输送管道（71）和抽放瓦斯连接管道（4）的交汇处附近；所述的静态掺混器（9）设置于乏风输送管道（71）和抽放瓦斯连接管道（4）的交汇处的下游；所述抽放瓦斯连接管道（4）延伸至乏风输送管道（71）内，并与其相对的乏风输送管道（71）的管壁和抽放瓦斯连接管道（4）的排气口各留有距离。

2.根据权利要求1所述的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于：所述抽放瓦斯连接管道（4）底端与乏风输送管道（71）的中轴线之间设置有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于：所述抽放瓦斯连接管道（4）与待预掺混乏风管（713）之间的夹角为110至165度。

4.根据权利要求3所述的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于：所述排气口（711）的输出端面与已预掺混乏风管（714）之间的夹角为30至75度。

5.根据权利要求3所述的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于：所述抽放瓦斯连接管道（4）与乏风输送管道（71）通过螺纹固定连接或焊接。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种乏风和低浓度瓦斯掺混系统，其特征在于：所述的掺混处理系统还包括蒸汽锅炉和烟囱，所述的蒸汽锅炉和烟囱均通过设有的热风输送管道与蓄热式高温氧化装置（12）连通。