[发明专利]一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置

说明书

本发明一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置，能够安装于矿井排气扇扩散器或抽放瓦斯排放管末端，通过扩大通道断面、增大局部阻力、调节出口大小等方式降低气体流速，使密度较低的瓦斯积聚于风筒上部，并通过瓦斯上升流动管进入上一层降速风筒，最终在最上层的瓦斯汇集管积聚并输出利用。当各降速风筒出口处瓦斯浓度不能达到排放标准时，可通过减小风筒出口大小、加长降速风筒长度和增加瓦斯上升流动管数量进行调节，或接入另一套本装置进行二级提纯；当瓦斯汇集管瓦斯浓度不能达到利用要求时，也在该出口接入另一套本装置进行二级提纯，直到满足利用要求。该装置结构简单、节能环保、易操作、低成本、可重复使用，可广泛应用于低浓度瓦斯提纯。

技术领域

本发明涉及一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置。旨在用于煤矿总回风流及瓦斯抽放排放气体的无动力提纯，使提纯后瓦斯浓度达到工业或民用使用要求，使向大气直接排放的低浓度瓦斯气体达到排放要求。

背景技术

我国煤矿瓦斯排放量居世界首位，大量的低浓度瓦斯排放不仅浪费了宝贵的清洁能源，同时也加重了全球温室效应。因此，结合我国煤矿低浓度瓦斯的排放特点，从技术及经济角度研究适宜的瓦斯利用技术，对加强我国煤矿抽放瓦斯和风排瓦斯的资源化利用，具有十分的重要意义。

目前，煤矿低浓度瓦斯利用的技术途径主要包括瓦斯发电、瓦斯浓缩、掺混燃烧和氧化利用等。瓦斯浓度普遍较低，成为瓦斯高效利用的瓶颈。现有的瓦斯分离提纯方法如深冷分离、变压吸附分离、吸附解吸分离、膜分离以及这些方法的联合分离，主要适用于高浓度瓦斯的分离，若用于低浓度瓦斯分离，难以获得收益。

在标准状态下，纯瓦斯密度大约为0.72kg/m³，远小于空气密度1.29kg/m³，一些技术利用瓦斯密度比空气轻的特性实现瓦斯与空气自然分离，经自然分离后，可得到更高浓度的瓦斯。但有的技术没有考虑排气扇扩散器处风量、风速和雷诺数较大，风流处于紊流状态，不利于瓦斯的分离上升，而立即把风流变换为层流状态，需要把管径扩大为原来的几百倍；有些技术未注意到风流只能从压力高的位置向压力低的位置的自然流动，企图采用单向阀实现气流从低压位置向高压位置的自然流动；有些技术未注意到如果不将低瓦斯浓度气体从装置排出，则源源不断注入的低瓦斯气体将增大容器内压力，而单一出口对于瓦斯物理分离、提高瓦斯浓度并无帮助。

发明内容

针对上述不足，本发明主要是提供一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置，能够实现矿井乏风或抽排瓦斯的分离提纯，进而可提高瓦斯利用率，降低瓦斯对大气造成的污染。

本发明提供一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置。该装置包括降速风筒、瓦斯流动阻挡器、降速风筒出口挡板、瓦斯上升流动管、瓦斯浓度传感器等。所述降速风筒为带有支撑骨架的胶质、塑料风筒或金属风筒，通过扩大断面降低风速，改善风流分层状态；所述瓦斯流动阻挡器用于增加风流局部阻力，降低风速，同时具有汇集上层高浓度瓦斯气体经瓦斯上升流动管进入上一层降速风筒的作用；所述瓦斯上升流动管分流一部分瓦斯气体，使风筒后续部分的流量降低，流速降低，有利于瓦斯的物理分层。降速风筒的长度及瓦斯上升流动管断面大小及流动管数量以降速风筒出口处瓦斯浓度低于设定值为准。通过调节降速风筒出口挡板位置，可调节降速风筒出口大小；所述降速风筒出口位于降速风筒下部。当出口处瓦斯浓度大时，向下滑动出口挡板,降低出口位置,直到出口瓦斯浓度满足排放要求为止,或者让出口再接入本发明一种低浓度瓦斯气流无动力提纯减排装置进行二级提纯。可通过单片机由所述瓦斯浓度传感器数值自动控制挡板位置和降速风筒出口大小并建议是否接入下一级提纯装置。