[发明专利]一种低浓度瓦斯高效掺混装置及方法

说明书

本发明公开了一种低浓度瓦斯高效掺混装置及方法，主要包括混合腔、进气管口、出气管口、低浓度瓦斯气进管、空气进气管、法兰、扰流设备、扰流进气端和扰流器，扰流设备与扰流器布置在混合腔内部，扰流进气端布置在混合腔前半段的外侧，空气和低浓度瓦斯气通过进气管口进入混合腔内进行掺混，并利用混合腔内部的扰流设备与扰流器增加掺混强度，达到很好的掺混均匀度，同时通过扰流进气口的调整来来调节掺混装置的掺混强度，从而达到精准控制混合气的掺混均匀度。本发明创造通过增加掺混装置的掺混强度，大大缩短了混合时间，减小了混合段长度，从而降低了掺混装置的投资成本，也改善了掺混装置的安装空间环境，具有显著的推广价值。

技术领域

本发明属于气动掺混技术领域，具体涉及一种低浓度瓦斯高效掺混装置及方法。

背景技术

由于煤矿生产流程的设计，我国煤矿在生产过程中通常会产生不同瓦斯浓度的瓦斯气体，其中高浓度瓦斯气可以直接使用，而低浓度瓦斯气特别是通风瓦斯气，由于瓦斯甲烷浓度过低(＜0.3％)且波动大，不利于氧化装置的稳定运行。例如，有效处理超低浓度、气量大的煤矿通风瓦斯气时，最重要、最具有前景的技术则是蓄热氧化技术，而进行蓄热氧化前，需要进行低浓度瓦斯与空气的掺混，形成蓄热氧化装置所需瓦斯浓度的瓦斯混合气。

直接管道交叉掺混是最常见最简单的掺混方式，但这种掺混方式的气体混合强度较差，常用于对气体浓度均匀性要求不高或者掺混后经长距离输送的场合。专利技术《一种利用文丘里引射器掺混煤矿瓦斯气的装置》(CN201367915Y)中所述的引射掺混，得益于一股高速射流气体的卷吸作用，这种掺混方式不适合管径较大场合的掺混。专利技术《旋流掺混装置》(CN105032225A)中提到的旋流叶片掺混是能够实现较好掺混均匀度的方法，但这种掺混方式无法根据需求来有效调节掺混装置的掺混强度。专利技术《一种煤矿瓦斯掺混装置》(CN106237880A)中利用环形管形成不同气流方向的气体来进行掺混，这种方式结构简单，掺混压损较低，但是这种方式的掺混效果明显低于专利技术(CN105032225A)中掺混方式。

针对上述技术难题，本发明则是利用扰流器增加掺混装置的掺混强度，并在掺混装置不同位置设置扰流进气口，不仅可以增加掺混装置的掺混效果，还可以在掺混过程中根据具体需求来调节掺混装置的掺混强度，从而达到精准控制混合气的掺混均匀度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、用于气体掺混的低浓度瓦斯高效掺混装置及方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种低浓度瓦斯高效掺混装置，包括混合腔、进气管口和出气管口，所述混合腔为圆柱形状的空腔体结构，所述混合腔的进气端连接有进气管口，所述进气管口沿着气体流动方向为扩张管道，所述混合腔的出气端连接有出气管口，所述出气管口沿着气体流动方向为收缩管道，其特征在于，还包括低浓度瓦斯气进管、空气进气管、法兰、扰流设备和扰流进气端，所述空气进气管通过法兰与进气管口的进气端连接，且空气进气管的进气方向垂直于混合腔的中心轴线，所述空气进气管还连接有低浓度瓦斯气进管，且低浓度瓦斯气进管的进气方向平行于混合腔的中心轴线，所述扰流设备具有n个，且n个扰流设备沿着气体流动方向均匀分布在混合腔的内侧，n≥1，所述扰流进气端具有m个，且m个扰流进气端沿着气体流动方向均匀分布在混合腔前半段的外侧，m≥1。

进一步的，所述法兰为活动结构，且空气进气管通过法兰可以沿着混合腔的中心轴线旋转。

进一步的，所述扰流设备由x个扰流板组成，且x个扰流板沿着混合腔的中心轴线环形均匀布置在混合腔的内侧，x≥2，所述扰流板为三角形结构。

进一步的，还包括布置在混合腔中心轴线处的扰流器，所述扰流器也具有n个，且n个扰流器在混合腔内部沿着气体流动方向与扰流设备同等位置分布，n≥1，所述扰流器为三角形结构的扰流板。

进一步的，所述扰流器固定在扰流设备上。