[发明专利]一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置及方法。其技术方案是：将抽采瓦斯汇集到一根瓦斯母管内，抽采泵站侧依次连接干湿复合阻火泄爆器和一次混配器，控制瓦斯浓度低于3%；在氧化站侧的瓦斯母管连接的干湿复合放散器用于放散瓦斯保护抽采瓦斯泵，二次混配器将经由干湿复合放散器等由风机负压连同空气吸收并进行第二次混配，控制瓦斯浓度低于1.2%。有益效果是：一是瓦斯浓度的波动峰谷相互消抵，保证起始端瓦斯不会出现大幅度波动，保证氧化装置安全运行。二是抽采瓦斯二次混配空气，每次都将瓦斯浓度控制在瓦斯爆炸下限（5%）以内，两次混配互为备用，并且一次混配距热氧化设备远，给监测保护留出响应时间，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种环境保护和清洁能源利用的工艺与设备，特别涉及一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置及方法。

背景技术

当前我国煤矿瓦斯利用还处在起步阶段，利用率普遍偏低。2016年，我国井下瓦斯抽采量128亿m³、利用量48亿m³，利用率偏低，仅为37.5%。据不完全统计，甲烷浓度30%以上的高浓度抽采瓦斯约占井下抽采瓦斯总量的44%，主要用于内燃机发电和民用燃料，少量用于制LNG、CNG等，利用率约60%；甲烷浓度10%～30%的低浓度抽采瓦斯约占29%，主要用于低浓度瓦斯内燃机发电，利用率约27%；甲烷浓度10%以下的约占27%，利用很少。可见甲烷浓度低于30%、特别是低于10%的低浓度抽采瓦斯在抽采瓦斯总量中占比大，利用率低，导致我国煤矿瓦斯整体利用率低下。

早在2006年，胜利油田胜利动力机械集团有限公司与山东理工大学产学研合作开始煤矿风排瓦斯的蓄热式逆流氧化技术研究，2010年5月通过国家能源局组织的技术鉴定。浓度大于0.3%的风排瓦斯即可维持氧化过程持续进行，该技术即单独氧化这种浓度的风排瓦斯，也与抽采瓦斯混配进行氧化，还可以将抽采瓦斯混配空气进行氧化。蓄热式逆流氧化技术最大的特点是排气无氮氧化物，环保优势突出。目前国内已建成数十个瓦斯（风排瓦斯）氧化利用项目，这些项目在抽采瓦斯输送及与空气或风排瓦斯掺混方面，大都采用现行国家安全生产行业标准所规定或推荐的细水雾输送、喷粉抑爆、两相流中的一种方式。目前仅有安徽淮南丁集煤矿瓦斯氧化烘干煤泥项目采用了“抽采瓦斯在抽采泵站和瓦斯氧化站两端各混配一次空气的方式输送与掺混”技术路线，使用效果很好。抽采瓦斯用于氧化装置时输送与掺混的其它方式不同程度地存在一些安全隐患，在现有的两个瓦斯氧化项目的运行中，曾发生过4次氧化装置闪爆事故，造成了一定经济损失，在业内产生了不好的影响。

当前，我国的节能环保意识进一步加强，原来瓦斯内燃机发电的尾气排放和传统瓦斯锅炉的尾气排放氮氧化物超标等问题显现，煤炭企业燃煤锅炉强制停用等，这些因素给瓦斯氧化带来了市场前景，目前国内外对煤矿瓦斯氧化和能量回收利用项目越来越关注。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置及方法，将抽采瓦斯分别在抽采泵站和氧化站两侧各进行一次抽采瓦斯与空气混配，抽采泵站侧第一次混配将瓦斯浓度控制在3%以下，氧化站侧第二次混配将瓦斯浓度控制在1.2%以下，抽采瓦斯的二次混配都避开瓦斯爆炸极限5%～15%，并有一定的安全裕度，保证氧化装置安全运行。

本发明提到的一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置，其技术方案是：包括第一瓦斯压力监测仪（5）、第一干湿复合阻火泄爆器（6）、一次混配器（7）、第一瓦斯浓度监测仪（8）、瓦斯母管（9）、第二干湿复合阻火泄爆器（10）、第一电动调节阀（11）、第二瓦斯压力监测仪（12）、干湿复合放散器（13）、第二电动调节阀（14）、电磁快速切断阀（15）、二次混配器（16）、第二瓦斯浓度监测仪（17）、风机（18），通过手动阀门将两套或两套以上抽采瓦斯泵的抽采瓦斯汇集到一根瓦斯母管（9）内，抽采泵站侧的瓦斯母管（9）依次连接第一干湿复合阻火泄爆器（6）和一次混配器（7），所述第一干湿复合阻火泄爆器（6）采用水封和不锈钢丝绒分别作为湿式和干式阻火介质，两者结合在一起使用各自的阻火功能相互提升，且内部设置导流泄爆管使泄爆顺畅；所述一次混配器（7）控制瓦斯浓度低于3%；