利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，包括回风立井、锅炉引风机以及连接所述回风立井和所述锅炉引风机的乏风流通道，其中：所述乏风流通道中设置有常开风门和控制所述常开风门开启的控制装置；所述乏风流通道中还设置有常闭风门。本实用新型提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统通过在乏风流通道中设置常开风门和常闭风门，当乏风流通道中的瓦斯超过设定值时，关闭常开风门，打开常闭风门，释放瓦斯。当乏风流通道中的瓦斯含量不超过设定值时，保持常开风门打开，形成锅炉引风通道，从而避免了浓度高的瓦斯流入至锅炉引风机，引起爆炸，提高了系统的安全性。
【专利说明】利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿开采中的瓦斯利用，尤其涉及一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统。
【背景技术】
[0002]乏风是指风排瓦斯，在煤炭开采过程中，煤层中存在大量瓦斯，瓦斯会涌到采掘空间。采用矿井通风排除瓦斯是瓦斯治理的基本手段之一，大量的瓦斯随矿井主要通风机排向大气，在浪费宝贵瓦斯能源的同时，给大气环境也造成极大的污染。
[0003]在煤矿的井口附近通常设有电厂，电厂燃煤锅炉需要消耗大量空气，电厂距离井口一般都在IOOOm范围内，这样就存在将矿井乏风引入电厂锅炉中参与燃烧的可能性。瓦斯极易燃烧，能改善煤炭燃烧性能，瓦斯燃烧还产生大量热量，节约了燃煤的同时，也减少了向大气层排放的瓦斯量。
[0004]以保德煤矿为例说明乏风参与锅炉燃烧的经济效益。保德煤矿热电厂用风量平均为6500m3/min，改用矿井乏风后，乏风流中瓦斯平均浓度为0.5%，则每年燃烧的瓦斯为1.2万吨，节约煤炭3万吨，以300元/吨计算，节约燃煤成本900万元，减排量折算成二氧化碳为24万吨。
[0005]现有技术中的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，实现了乏风流中瓦斯参与燃烧发电的目的。如图1所示，现有技术中的燃烧系统包括回风立井和锅炉引风机，以及设置在回风立井I和锅炉引风机2之间的乏风流通道3和瓦斯防爆系统，乏风流通道3'上设置有风量调节口 4，乏风流通道3'的一端连接回风立井I主要通风机出风口，另一端连接热电厂锅炉引风机2入口。矿井乏风经矿井主要通风机抽出地面后，经地面设置的风道流入矿井口附近燃煤电厂的锅炉引风机2，由锅炉引风机2送入电厂燃煤锅炉。
[0006]风量调节口 4的位置根据矿井乏风量和燃煤锅炉用风量确定，如乏风量大于热电厂用风量，风量调节口设在靠近回风立井主要通风机出风口处，如果乏风量小于热电厂用风量，风量调节口 4设在靠近热电厂引风机入风口处。
[0007]乏风流瓦斯防爆系统包括瓦斯监测探头，设置在乏风流通道中，瓦斯监测探头与地面热电厂锅炉的引风机相闭锁。当乏风流通道中瓦斯浓度超过1%时，控制系统自动切断电厂引风机电源，防止发生瓦斯事故，乏风全部由风量调节口排出，并尽快打开通风机出口附近的风门，以减少通风阻力，保持矿井正常通风。
[0008]现有技术中的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统存在安全性不足的问题:从矿井回风立井到燃煤电厂锅炉之间没有任何隔断，虽然电厂离心式引风机吸风口侧有风门(风门为离心式风机装置必配以实现闭风门启动，图中未标出)，但此风门即使在紧闭后仍存在漏风。在矿井瓦斯涌出异常时如瓦斯突出，大量高浓度瓦斯将从矿井风井排出，即使电厂风机停止运转，在矿井主要通风机出口正压作用下，少量高浓度瓦斯有可能充满瓦斯输送通道，并经电厂风机的风门漏风通道进入锅炉系统，高温炉膛将引发瓦斯爆炸或燃烧，引发瓦斯事故。实用新型内容
[0009]本实用新型提供一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，以解决现有技术中的问题，提高系统的安全性。
[0010]本实用新型提供了一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，包括回风立井、锅炉引风机以及连接所述回风立井和所述锅炉引风机的乏风流通道，其中:所述乏风流通道中设置有常开风门和控制所述常开风门开启的控制装置；所述乏风流通道中还设置有常闭风门。
[0011]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述常开风门为闸门，所述控制装置包括钢丝绳、滑轮组和绞车，所述钢丝绳的一端与所述闸门相连，所述钢丝绳绕过所述滑轮组的滑轮，且所述钢丝绳的另一端与所述绞车相连；所述乏风流通道中设置有滑槽，所述闸门设置在所述滑槽中。
[0012]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述常闭风门通过钢丝绳与所述常开风门联动。
[0013]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述滑槽底部设置有胶垫或弹簧垫。
[0014]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述常开风门为转轴式风门或推拉式风门。
[0015]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述乏风流通道中设置有扩散器。
[0016]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述乏风流通道中
设置有喷雾装置。
[0017]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述乏风流通道中靠近所述锅炉引风机的一侧设置有去雾器。
[0018]如上所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其中，优选的是:所述乏风流通道中还设置有防爆门。
[0019]本实用新型提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统通过在乏风流通道中设置常开风门和常闭风门，当乏风流通道中的瓦斯超过设定值时，关闭常开风门，打开常闭风门，释放瓦斯。当乏风流通道中的瓦斯含量不超过设定值时，保持常开风门打开，形成锅炉引风通道，从而避免了浓度高的瓦斯流入至锅炉引风机，引起爆炸，提高了系统的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有技术中利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统结构示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统结构示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统中的风门联动装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0024]图2为本实用新型实施例提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统中的风门联动装置结构示意图。
[0025]本实用新型实施例提供了一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，包括回风立井1、锅炉引风机2以及连接所述回风立井I和所述锅炉引风机2的乏风流通道3，其中:所述乏风流通道3中设置有常开风门5和控制所述常开风门5开启的控制装置；所述乏风流通道3中还设置有常闭风门6。
[0026]优选的是，常开风门5为闸门，乏风流通道3中设置有滑槽7，闸门设置在滑槽7中。在乏风流通道3中设置有喷雾装置8，在喷雾装置8所处的区域设置上述常开风门5。闸门选在雾区有利于防止摩擦、碰撞产生的火花。雾区通道很潮温，闸门在通道壁的凹槽内挂满水珠，滑槽7内将充满水，周边及滑槽7涂抹黄油等，可防止闸门下落时摩擦或碰撞产生的火花引爆瓦斯。滑槽7内可安设胶垫或弹簧垫等缓冲装置，减缓闸门下落时的冲击。闸门落下时可关闭乏风流通道3，闸门利用重力下落的原理关闭乏风流通道3，为保证下落顺畅及自身强度的需要，一般采用较重的钢制闸门(如重量在3-5吨左右)。
[0027]控制常开风门5开启的控制装置包括钢丝绳9、滑轮组10和绞车(未示出)。钢丝绳9的一端与所述闸门相连，所述钢丝绳9绕过所述滑轮组10的滑轮，且所述钢丝绳9的另一端与所述绞车相连。绞车的刹车松开后，闸门能够较迅速下落，以实现通道的快速关闭。
[0028]在选择闸门之外，常开风门5还可以为转轴式风门或推拉式风门，也可以采用可自动控制的电动风门。闸门的优点是:利用重力下落，关闭可靠程度高、密封性好及门体强度高，以利于安全隔绝，自动及手动都易实现。针对转轴式风门开，其开闭操作需在通道内完成，如采用自动控制风门，其执行机构需设在通道内部，其工作环境差，人员检修很不方便，且电气系统部分在高浓度瓦斯条件下还不能带电，人员也被禁止进入。针对推拉式风门，其执行机构可设在通道外部，长久不用的情况下很难判断风门是否处于灵活状态，采用手动模式时人员可能推不动风门。针对可自动控制的电动风门，其在风流控制中应用广泛，可频繁开闭并能自动调节风门开度，缺点是风门打开时人员也不能通过且风道必须是圆形，在长久不用的情况下，控制、电气及传动等部分即使存在问题也不容易发现。
[0029]优选的是，常闭风门6通过钢丝绳9与所述常开风门5联动。在闸门的下风侧6m内的乏风流通道3顶部，设置一道水平放置的常闭风门6，常闭风门6打开时可将大气引入乏风流通道，并经通道给热电厂锅炉引风机供风。常闭风门6采用较轻质设计，重量一般
0.2-0.3吨，常闭风门6靠自身重量或风道负压密贴在乏风流通道3的顶部，在通道正常输送矿井乏风时能起到通道风流与外界大气隔绝的作用。
[0030]闸门的顶部有固定端连接钢丝绳，钢丝绳经闸门上方的固定架导向滑轮与后下方的常闭风门端头的固定端连接。这样常开风门与常闭风门就保持了联动，当常开闸门落下时，牵引钢丝绳将常闭风门拉起。也可以采用不联动的方式，即:常闭风门和闸门单独控制，在瓦斯超过规定值时，常闭风门自动动作打开或手动打开，延迟2-3秒后闸门再落下将乏风流通道关闭。
[0031]钢丝绳与常闭风门连接后再经固定在通道上的导向滑轮与设置在外部合适地点的绞车相连接。绞车在正常情况下为刹车状态，在井下瓦斯超限时，刹车自动释放或人工释放(一般在瓦斯异常时，能够在10-30S内完成闸门完全关闭乏风流通道并完全打开常闭风门)，以实现在切换由矿井乏风供风改为外界大气供风时，锅炉引风机能够始终保持正常运转。这样，闸门、常闭风门、钢丝绳及绞车就组成了联动装置。
[0032]联动装置的动作部分设置在绞车上，绞车一般设在值班室，在工作面回风流瓦斯浓度超过1.5%、采区回风流瓦斯超过1%或矿井总回风瓦斯浓度超过0.75%时，实现联动装置的自动或手动启动。联动装置同时配备自动及手动两种模式，并能在两者间自由方便地切换。
[0033]针对手动启动联动装置,现有的矿用防爆电动绞车可完全满足需求。值班人员在接到瓦斯声、光报警信号后，立即启动绞车，逐步松刹缓缓将闸门放到乏风流通道底部，在瓦斯超限报警时，值班人员在30s内将闸门下放到位。
[0034]针对自动启动联动装置，在矿井瓦斯异常时，联动装置自动启动并将闸门顺利、缓缓放下，切断矿井风流，常闭风门打开，形成热电厂引风机供风通道，自动联动装置在瓦斯报警后IOs内打开常闭风门并将闸门下放到位。在自动模式下应仍能人工切换到手动模式，并在绞车停电的情况下能够顺利操作。
[0035]现有技术中的电动绞车没有自动松刹下放重物的功能,这样即使在绞车自动启动后，还需人工手动下放闸门。本实施例中，可增加自动控制装置对刹车进行逐步控制，实现闸门以较缓的速度下放，防止了自由落体式下落造成的碰撞损坏、钢丝绳脱槽及摩擦、碰撞可能产生的火花引爆瓦斯。合理的自动控制方式主要有机械、电磁或液压等方式:
[0036](I)对于机械方式:由控制装置的各部分的阻力及常闭风门的重力阻尼作用来完成，以减少闸门下落冲击。这需要对相互联动的常开风门和常闭风门的各部分进行详细受力分析及设计，主要包括闸门及常闭风门的重量及滑轮组的摩擦阻力，并根据现场试验情况外加必要的配重，保证在放开绞车时，闸门在能够顺利下落、风门能顺利打开的前提下，仍能以较缓的速度下降，防止部件损坏。
[0037]或在绞车上安设离心力自动刹车装置或将现有的操作刹车改为离心式刹车，采用机械的方式可利用绞车转动时产生的离心力对刹车进行控制。当瓦斯超限时，控制绞车的安全刹车电磁铁通电松开刹车，绞车转盘在闸门重力作用下转动，闸门下放。当闸门在重力作用下速度超过一定值时如lm/s，安装在绞车转盘上的刹车片(或可沿径向自由活动的滑块)在离心力作用下向外侧移动，与外侧固定的刹车片(或控制刹车的电磁铁开关)接触，这样刹车就会起作用，闸门下放速度将始终被控制在一个较小的合理值。
[0038](2)对于电磁方式:对控制刹车的电磁铁以一定频率进行自动频繁吸合及分开，或在绞车上安设转速感应装置，以监测的转速控制电磁铁通断，从而实现闸门以较缓速度下放。使用电磁铁等将电动绞车的刹车完全放开，在绞车不启动的情况下(绞车离合可常开)下放闸门(俗称放飞车)。电磁铁的吸合可采用失电放开的方式，在瓦斯不超限报的情况下，将刹车拉住防止闸门坠落，这样的好处在于电磁铁起到失效保护作用，防止自动操作时电磁铁吸合不上而不能放开刹车。在瓦斯超限时，控制系统自动对电磁铁进行一定频率的通、断电如3-5Hz，或监测到的闸门下放速度超过lm/s时，电磁铁吸合将刹车抱死，这样刹车将自动频繁吸合及分开，从而控制闸门下落速度。为防止停电造成闸门下放，电磁铁应备有不间断电源。[0039](3)对于液压方式:采用液压绞车，并监测绞车转速，用电液控制来实现绞车限速释放钢丝绳。在正常情况下，通过液压刹车(应配置蓄能器保持压力)将闸门固定，在瓦斯超限时，自动泄压放开刹车(为电液换向阀，瓦斯超限时，维持压力的换向阀断开，释放压力的换向阀连通，并应兼有手动模式)，液压刹车释放，闸门在重力作用下落下。当闸门下放速度超过一定值时如lm/s，电液控制系统动作将刹车抱死，这样闸门将以较缓速度下放。
[0040]也可以采用自动加压释放刹车的液压刹车方式，考虑到液压系统故障失压时刹车不能放开，应优选失压释放方式，缺点是液压系统压力下降时泵要自动启动补充系统压力。
[0041](4)也可在绞车上外加液力缓速器(绞车一般采用行星减速器，输出部是滚筒，没有输出轴，改造比较困难，需在滚筒端盖上加轴或采用非行星减速器绞车，并与液力缓速器轴相连，如加在电机输出侧，一般电机转速太高，液力缓速器的速度难以与电机匹配，如采用多级电机则电机级数多，不经济)。液力缓速器的阻力与转速(闸门下落速度)平方成正t匕，这样可彻底解决在绞车放飞车的情况下，闸门下落速度过快问题。液力缓速器用在绞车上，考虑到闸门下放距离较短，可不外加冷却系统；如液力缓速器加外循环对介质(油或水)进行冷却，可为作提升用途的经常用绞车提供下放缓速的安全保障，防止绞车下放重物时刹车失效而导致放飞车事故。液力缓速器的优点是性能可靠，闸门下放速度平稳，缺点是价格贵、在绞车上加装无现有产品，改造比较困难。
[0042]在闸门上风侧6米范围内的通道顶部设置常闭天窗11，在闸门落下后，人工打开天窗11，在矿井主要通风机风压的作用下排除矿井高浓度瓦斯。如果天窗11处通道内常年保持正压，也可不用在天窗内设风门，以减少操作失灵的风险。由于天窗距离联锁装置很近，为防止联锁装置的风门打开时，在热电厂引风机的作用下将天窗排空的瓦斯倒吸入通道内，天窗排空口高度应较高，一般不低于输送通道顶部10-15m为宜。这样闸门的上风侧6m范围内和下风侧6m范围内都有风门或天窗，在闸门落下，风门及天窗都打开时，整个通道将无通风盲区(6m内盲巷可利用扩散通风解决)，防止局部瓦斯积聚事故的发生。
[0043]在上述实施例的基础上，乏风流通道3中设置有扩散器12，当矿井乏风量远大于电厂锅炉引风机风量时，在矿井主要通风机的扩散器12底部开通风口，乏风流通道3 —侧由与扩散器12底部通风口对接。这样扩散器12既是矿井主要通风机的风量出口，又起到调节口的调节作用。
[0044]进一步地，乏风流通道3中靠近所述锅炉引风机2的一侧设置有去雾器13，以防止水雾进入到锅炉引风机2。乏风流通道3中还设置有防爆门14，以避免瓦斯爆炸。
[0045]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，包括回风立井、锅炉引风机以及连接所述回风立井和所述锅炉引风机的乏风流通道，其特征在于:所述乏风流通道中设置有常开风门和控制所述常开风门开启的控制装置；所述乏风流通道中还设置有常闭风门。
2.根据权利要求1所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述常开风门为闸门，所述控制装置包括钢丝绳、滑轮组和绞车，所述钢丝绳的一端与所述闸门相连，所述钢丝绳绕过所述滑轮组的滑轮，且所述钢丝绳的另一端与所述绞车相连；所述乏风流通道中设置有滑槽，所述闸门设置在所述滑槽中。
3.根据权利要求2所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述常闭风门通过钢丝绳与所述常开风门联动。
4.根据权利要求2所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述滑槽底部设置有胶垫或弹簧垫。
5.根据权利要求1所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述常开风门为转轴式风门或推拉式风门。
6.根据权利要求1-5任一所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述乏风流通道中设置有扩散器。
7.根据权利要求1-5任一所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述乏风流通道中设置有喷雾装置。
8.根据权利要求1-5任一所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述乏风流通道中靠近所述锅炉引风机的一侧设置有去雾器。
9.根据权利要求1-5任一所述的利用乏风流瓦斯的锅炉燃烧系统，其特征在于:所述乏风流通道中还设置有防爆门。
【文档编号】F23N1/06GK203671642SQ201320849137
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】周成军 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华神东煤炭集团有限责任公司