[发明专利]煤矿瓦斯管道输送用大管径水封阻火泄爆装置及泄爆方法

权利要求书

1.基于煤矿瓦斯管道输送用大管径水封阻火泄爆装置的泄爆方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取合适筒体直径、合适筒体长度以及合适筒体厚度的水封阻火泄爆装置，煤矿瓦斯输送管道连接在进气管的进气口一端；水封阻火泄爆装置包括卧式的筒体、位于筒体一端的进气管以及位于筒体另一端与筒体相通的泄爆管和一体成型连接在泄爆管一端的出气管，所述泄爆管端部安装有爆破片，所述进气管一端的进气口位于筒体外，另一端伸入筒体内且插入密封水液面以下，所述进气管下端沿进气管周向侧壁开设有多个进气支管，所述进气管主管底端固定开设有多个气孔的圆板，所述筒体中部设置一条由防波浪圆球焊接而成两端均固定在筒体内壁上的防波浪板；

筒体的直径计算方法具体为：

筒体直径设计时遵循重力沉降原理，在瓦斯气体从筒体流出前分离出液态水，筒体直径计算按照式(1)采用试算的方法，首先假定一个筒体直径为D_w，当式(1)计算的D_sw≤D_w时，D_w即为筒体直径，

式中：D_sw——筒体直径，m；

a_w——筒体内水面高度与筒体直径比值；

b_w——筒体径向液态水截面积与筒体径向总截面积的比值；

q_v——管道瓦斯气体流量，Nm³/h；

T——操作条件下气体温度，K；

p——操作条件下气体压力，kPa；

——筒体长度与直径的比值，当一端进气，另一端出气时宜取2.5～3；

U_c——水滴沉降速度，m/s；

为保障筒体内水封的稳定性，以及利于瓦斯气体后续发电或其他利用方式，装置应将瓦斯气中直径大于或等于600μm的水滴分离出来，因此，以600μm水滴为对象由式(2)计算水滴沉降速度U_c，

式中：g——重力加速度，取9.81m/s²；

d₁——液滴直径，取0.6×10^-3m；

ρ_l——操作条件下水滴密度，kg/m³；

ρ_v——操作条件下瓦斯气体密度，kg/m³；

C——水滴在气体中的阻力系数；

水滴在气体中的阻力系数C(Re)²按照式(3)计算，

式中：μ——瓦斯气体粘度，mPa.s；

S2、随着瓦斯气体的输送，筒体内的液态水会被瓦斯气体带出装置，为了保障筒体内水封的稳定性，筒体外接三个水位传感器、一个补水电磁阀、一个排水电磁阀以及一个水位控制器构成水位自动控制系统。

2.如权利要求1所述的煤矿瓦斯管道输送用大管径水封阻火泄爆装置的泄爆方法，其特征在于，步骤S1中进气支管由四个弯管形成，且弯管高度与进气管主管高度一致；进气支管底端设置有若干倾角为30°的锯齿，且锯齿底部高度与防波浪圆球低端高度一致。

3.如权利要求1所述的煤矿瓦斯管道输送用大管径水封阻火泄爆装置的泄爆方法，其特征在于，步骤S1中气孔为菱形，且气孔总截面积和每个进气支管的截面积相等。

4.如权利要求1所述的煤矿瓦斯管道输送用大管径水封阻火泄爆装置的泄爆方法，其特征在于，步骤S1中防波浪圆球直径为200mm，相邻防波浪圆球的间隔为100mm，相邻防波浪圆球采用直径10mm的圆管焊接固定。