[发明专利]煤矿回风流低浓度瓦斯多级提纯试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及采矿（煤矿）设备，特别是一种煤矿回风流低浓度瓦斯多级提纯试验装置。

背景技术

随着煤矿开采向深部发展，煤层瓦斯含量增加，瓦斯压力增大，以及资源与环保要求，煤矿中瓦斯抽采力度加大，但尽管如此，煤矿中瓦斯抽采利用总量不过煤层中瓦斯的10%-20%，而煤层中的绝大部分瓦斯则是在煤炭开采时解析出来，并由矿井通风稀释后排入大气中，资料显示，我国风排瓦斯量占煤层瓦斯总量的80%以上，该部分瓦斯的主要特征是浓度低，一般为0.6%-1%，且与矿井回风流充分混合，不能直接利用，造成巨大的资源浪费和环境污染。目前低浓度瓦斯的提纯技术主要有变压吸附、膜分离技术以及低温液化技术，变压吸附瓦斯提纯技术，大多数还处于开发研究阶段，变压吸附技术是利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高增加的特性，进行加压吸附、减压脱附。变压吸附技术目前被认为是比较成熟的技术，有了成系列的装置可供选择，但是，它在瓦斯提纯领域里的应用主要取决于其经济合理性，对于低浓度，甚至极低浓度的瓦斯气体的提纯工序复杂，而且分离前所要求的甲烷（CH₄）浓度较高，不适合煤矿回风量大、且浓度低的瓦斯提纯，经济性不高，使用价值不大；膜分离技术已选择性透过膜为分离介质，利用膜两侧存在的某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)，使原料侧组分选择性地透过膜，已达到分离、提纯的目的。虽然在工业上有所运用，但是基于煤矿回风量大的特点，如果进行分离提纯，耗能远远超过获取的甲烷能量，很不经济；常规煤层气液化系统适用于不含大量氮氧成分的高浓度煤层气，更是不适合煤矿回风量大且浓度低的瓦斯提纯；因此，如何有效解决低浓度瓦斯的提纯（实验）是需要认真解决的技术问题。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种煤矿回风流低浓度瓦斯多级提纯试验装置，可有效解决低浓度瓦斯的提纯（实验）问题。

本发明解决的技术方案是，包括实验箱体、电机和传感器，实验箱体的底部装有可调电机，电机的转轴上有装在实验箱体内的风叶，构成不同强度的气体涡流场结构，实验箱体周壁上开有多个观测孔和观察窗，观察窗用于观察箱体内风扇的转动和气流的变化情况，实验箱体外置有分别安装风速传感器、压力传感器、瓦斯浓度传感器的操作支架，操作支架是由底座和底座上垂直安装的主轴、以及主轴上呈圆周转动的机械手臂构成，风速传感器、压力传感器、瓦斯浓度传感器分别装在机械手臂上，由观测孔伸入实验箱体内，实现对实验箱体内的风速、压力、瓦斯浓度进行测试，风速传感器、压力传感器、瓦斯浓度传感器测试的数据通过数据线传至置于实验箱体上的显示仪显示，由显示仪直接读取存储和分析测试数据，实验箱体底部安装在支撑架上，用于固定和稳定箱体，保证使用效果，实验箱体下部一侧开设有出气孔，出气孔的管道上装有抽风机，用于抽取下部低浓度瓦斯气体，实验箱体的顶部有出气管，出气管用于收集高浓度瓦斯气体，实验箱体下部与出气孔相对应的另一侧的进气孔上装有主流管道，主流管道上安装有第一气体流量计，主流管道与气体混合箱体相连通，气体混合箱体经三通阀分别接装高浓度的瓦斯罐的管道、提供新鲜空气的变频式鼓风机的管道，使高浓度瓦斯气体和新鲜气体进入气体混合箱体内进行混合均匀，成低浓度瓦斯气体，再经主流管道进入实验箱体内，开启电机即可实现对低浓度瓦斯多级提纯实验。

本发明结构新颖独特，操作使用方便，有效用于对低浓度瓦斯提纯试验，确保资源的充分利用和生产安全，有显著的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明的传感器和显示器的连接关系图。

图3为本发明的传感器操作支架结构图。

图4为本发明电机开启时上下出口甲烷浓度变化图。

图5为本发明上下出气孔甲烷浓度变化图。

具体实施方式

以下合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。