[发明专利]一种基于化学反应的瓦斯混合气体提纯装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种基于化学反应的瓦斯混合气体提纯装置及其使用方法，包括瓦斯收集提纯机构、瓦斯混合气体干燥分层机构和瓦斯存储机构，瓦斯收集提纯机构的出气端与瓦斯混合气体干燥分层机构的进气端连接，瓦斯混合气体干燥分层机构的出气端与瓦斯存储机构的进气端连接。本发明具有结构简单、设计合理、对煤矿瓦斯混合气体进行提纯、提高瓦斯利用效率、降低瓦斯污染等优点。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种基于化学反应的瓦斯混合气体提纯装置及其使用方法。

背景技术

煤矿排放瓦斯混合气体中的主要成分为瓦斯，氮气，二氧化碳，氧气，并含有水蒸气等气体。由于煤矿排放瓦斯混合气体浓度常受到井下煤层气含量、煤炭开采、通风量等因素的影响，导致瓦斯混合气体浓度变化幅度较大，如果进行分离提纯，耗能要远远超过获取瓦斯的能量，很不经济，另外其浓度和流速均不稳定，也很难作为一种能源被加以利用，所以长期以来煤矿排放瓦斯混合气体只能用来燃烧或对空排放，造成了巨大的能源浪费和环境污染。

当前我国煤矿在瓦斯混合气体抽排过程中，由于瓦斯混合气体抽排技术水平较低，瓦斯混合气体斯的整体抽排形式较为单一，抽排水平不高，导致大部分煤矿抽排瓦斯混合气体浓度较低，瓦斯利用受到较大影响，导致瓦斯利用率较低，抽排出的瓦斯混合气体主要用于发电和发热，也仅有个别煤矿会用来做汽车燃料或者用以发电等项目，有许多煤矿将抽排出的瓦斯混合气体直接排放在空气中浪费掉了，同时造成了严重的空气污染，我国煤矿瓦斯混合气体排放量居世界首位,大量的低浓度瓦斯混合气体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。

目前,煤矿低浓度瓦斯混合气体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。瓦斯混合气体浓度较低,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,成本较高，难以获得收益。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、设计合理、对煤矿瓦斯混合气体进行提纯、提高瓦斯利用效率、降低瓦斯污染的一种基于化学反应的瓦斯混合气体提纯装置及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于化学反应的瓦斯混合气体提纯装置，包括瓦斯收集提纯机构、瓦斯混合气体干燥分层机构和瓦斯存储机构，瓦斯收集提纯机构的出气端与瓦斯混合气体干燥分层机构的进气端连接，瓦斯混合气体干燥分层机构的出气端与瓦斯存储机构的进气端连接；

瓦斯收集提纯机构包括瓦斯收集箱、第一抽风机和气体过滤箱，瓦斯收集箱的侧部开设有收集口，瓦斯收集箱通过第一管道与第一抽风机的进气口连接，第一抽风机的出气口通过第二管道与气体过滤箱顶部的进气口连接，气体过滤箱内盛装有碱性溶液，第二管道的出气口伸入到气体过滤箱的碱性溶液的液面下，第二管道上设有第一瓦斯浓度传感器，气体过滤箱下侧部连接有溶液接口，溶液接口上设有第一阀门，气体过滤箱通过第三管道与瓦斯混合气体干燥分层机构连接；

所述瓦斯混合气体干燥分层机构包括干燥组件和气体静置分层罐，气体过滤箱通过第三管道与干燥组件的进气口连接，干燥组件的出气口通过第四管道与气体静置分层罐的进气口连接，气体静置分层罐的顶部为上小下大的圆锥形结构，气体静置分层罐底部为上大下小的圆锥形结构，气体静置分层罐的顶部内设有第二瓦斯浓度传感器，气体静置分层罐的顶部通过第五管道与瓦斯存储机构相连接，气体静置分层罐的底部连接有排放管；

所述干燥组件包括呈圆筒形的壳体，壳体的中心线沿垂直方向设置，壳体顶部和底部均设有透气网，壳体上端部螺纹连接有上端盖，壳体底部螺纹连接有下端盖，上端盖与壳体的螺纹连接处设有第一密封圈，下端盖与壳体的螺纹连接处设有第二密封圈，壳体内中部沿垂直方向固定设置有一块将壳体内部分隔为进气腔和出气腔的隔板，壳体内填充有颗粒状的干燥剂，第三管道的出气口与壳体的进气腔的中部连接，第四管道的进气口与壳体的出气腔的中部连接；