[发明专利]一种矿井瓦斯气安全掺混系统及燃气掺混配比控制方法

说明书

本发明属于能源利用技术领域，公开了一种矿井瓦斯气安全掺混系统及燃气掺混配比控制方法，设置有：用于对设备的进出口温度、压力、进出口甲烷含量和阀门状态的显示、调节阀开度大小的显示、流量数值显示和燃气泄漏报警器数值显示和连锁控制；混气装置进行高低浓度瓦斯气共同进入静态混合器进行掺混，在低浓度瓦斯气入口设置导流管，将扩散出的低浓度气体与主路高浓度气体进行初次混合，两种初混后气体经过涡流装置进行旋流，完成第二次混合，在经静态混合器中的多组金属板波纹填料湍流发生器将两种气体充分互混，完成第三次混合。实现了高精度混气，实时流量稳定跟随，爆炸极限气体稳定压力，可靠泄压，安全供气，燃气泄漏可靠报警和切断。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，尤其涉及一种矿井瓦斯气安全掺混系统及燃气掺混配比控制方法。

背景技术

目前，现有的地面瓦斯抽放系统，分为高浓度瓦斯和低浓度瓦斯两套抽采系统。根据矿区之前运行经验及数据统计，高浓度瓦斯气产出量为：500-13000Nm³/h，甲烷浓度为40％-50％。低浓度瓦斯气产出量为：200-8000Nm³/h，甲烷浓度为15％-20％，混合后的甲烷含量设计值为30％。发电厂所需瓦斯气的甲烷含量必须保证30％以上，所以高浓度瓦斯气经过瓦斯抽放泵抽出后，经过湿式超压放散装置后进入管网，供瓦斯发电厂直接利用。低浓度瓦斯气由于甲烷含量低，接进爆炸极限，瓦斯发电厂无法直接进行利用，所以由瓦斯抽放泵抽出后直接排空处理。

解决以上问题的难度为：

(1)国内没有解决以上问题的成功案例，没有定型的可利用的技术方案，现有的混气技术均存在比较简单，混气精度比较低，不能完全适用于本设计工况，需加以改进和完善。

(2)目前国内矿井气低甲烷浓度瓦斯气均采取直接对空排放处理，浪费资源，造成环境污染，急需适用的混气设备，本装置属于创新型产品。

(3)由于天然气在大气中的爆炸范围为5％～15％，低浓度瓦斯气中甲烷浓度为15％-20％，非常接近爆炸范围，所以设备必须保证混气的均匀度，确保燃烧稳定安全。

(4)低甲烷浓度瓦斯气为易爆气体，进入混气系统前必须保证压力和流量稳定，需考虑安全可靠的稳压装置和安全适用的放散系统。

(5)主气源高甲烷浓度瓦斯气用气流量波动非常大，为了确保混气出口精度，必须保证从动气源准确地跟随主动气源的流量变化及时调整变化。

(6)、本系统各路气体均为易燃易爆的燃气，控制系统需考虑燃气泄漏的安全保护措施。

通过上述分析，目前没有成熟可靠的技术方案可用，只能借鉴其他类似系统的工艺，选用液化石油气混空中常用的随动流量混气系统，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有燃气混气设备混气介质浓度因远离爆炸极限；一般静态混合器结构简单，混气精度很差，混气不均匀，性能不可靠，工艺运行不稳定，安全控制水平低。

(2)现有技术设备中，一般不考虑气体用量波动大的工况，设备选型按照最大流量设计，导致小用气量时，低于额定流量值10％以下，混气精度很低，甚至不能自动跟随。

(3)低甲烷浓度瓦斯气接进爆炸极限，压力和流量超限对系统很危险，要采用安全及时的泄压方式。

(4)低甲烷浓度瓦斯气接进爆炸极限，燃气泄漏很危险，必须采用防泄漏装置和工艺。