煤矿瓦斯混配系统及混配方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于煤矿安全装置技术领域，具体涉及煤矿瓦斯混配系统及混配方法。
【背景技术】
[0002] 煤矿先期建设的高浓度瓦斯电站随着矿井抽采瓦斯浓度的不断降低而闲置，高浓 度瓦斯发电机组无法运行发电；低浓度瓦斯电站由于抽采瓦斯浓度低于8%超出低浓度发 电机组下限值而无法运转发电；同时来自于煤矿通风系统的乏风瓦斯，大部分甲烷含量通 常低于0.3%，即使采用蓄热氧化利用技术也基本无法利用，被当做废气直接排入大气，据 有关资料统计，我国煤矿瓦斯发电站开机率不足50%;我国煤矿每年的瓦斯排放量约有 80 %~90 %是以矿井通风方式排出的，更有数据表明2008年通过乏风排入大气中的甲烷量 已达到161亿m3。因此，现在瓦斯利用效率较低，很不经济。形成一边是清洁能源不能有效利 用、不能产生经济效益和另一边是造成21倍二氧化碳的温室气体效应、破坏环境的格局。
[0003] 上述存在的瓦斯利用安全性差、低效、不经济的问题，许多都可通过瓦斯混配来解 决。
[0004] 目前的瓦斯混合技术，仅有几家公司在试验室、小范围应用，混合设备单一，应用 范围窄，且没有根据煤矿实际生产特点来设计瓦斯混合装置，没有形成能适应多种气源条 件的混气系统和系统混配方法，无法满足大气量、宽适用范围的工业化应用需要。因此，需 要开发系统的瓦斯混配方法，形成系统的瓦斯混配系统，实现瓦斯利用的高效、经济运行。.
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压力稳定、阻力损失小、混配效果好、自动 化程度高的瓦斯混配系统，以及使用该系统进行混配的方法，以解决现有技术存在安全性 差、低效、不经济的问题。
[0006] 本发明的目的之一通过以下技术方案实现：
[0007] 煤矿瓦斯混配系统及混配方法，包括瓦斯栗站和分别与所述瓦斯栗站通过管路连 通的高浓度瓦斯电站、低浓度瓦斯电站及燃煤锅炉，在管路上设置有三通型掺混器，所述三 通型掺混器包括高浓度瓦斯管口、低浓度瓦斯管口和混合瓦斯管口，所述高浓度瓦斯管口、 低浓度瓦斯管口与瓦斯栗站分别通过高浓度瓦斯管路、低浓度瓦斯管路连通，所述混合瓦 斯管口分别与高浓度瓦斯电站、低浓度瓦斯电站及燃煤锅炉连通，在与高浓度瓦斯电站连 通的管路上设置有瓦斯引射器和瓦斯掺混器，所述瓦斯引射器与煤层气输配站连通，所述 瓦斯掺混器的前端与所述三通型掺混器的混合瓦斯管口连接，后端还与所述燃煤锅炉连 通，在与述燃煤锅炉连通的管路上设置有乏风掺混器和乏风末级掺混器，还包括与所述乏 风掺混器连通的乏风收集罩和设置在乏风掺混器与燃煤锅炉连通管路上的乏风氧化装置。
[0008] 进一步，还包括与所述瓦斯掺混器连通的空气通风机。
[0009] 进一步，还包括设置在瓦斯引射器与煤层气输配站连通管路上的高浓度煤层气调 压器。
[0010] 进一步，还包括设置在管路上可对各功能部件进行独立控制的气动开关阀门、电 动调节阀门和排空管，在瓦斯掺混器前端的排空管与瓦斯掺混器之间的管路上设置有湿式 调压装置。
[0011] 进一步，还包括设置在三通型掺混器与瓦斯引射器之间的管路上且分别与高浓度 瓦斯电站、低浓度瓦斯电站及燃煤锅炉连通的低浓度瓦斯安全保障设备，所述低浓度瓦斯 安全保障设备包括依次串联的防逆流装置、阻爆阀门、干式泄爆器、自动喷粉抑爆器及水封 阻火泄爆装置。
[0012] 进一步，所述三通型掺混器的高浓度瓦斯管口与低浓度瓦斯管口呈夹角30°设置， 在高低浓度瓦斯气交汇处设置分流板，通过高浓度瓦斯管口和低浓度瓦斯管口的瓦斯气流 速分别低于l〇m/s。
[0013] 进一步，所述瓦斯引射器包括引射段、混合段和扩压段，所述引射段的高浓度煤层 气喷口与低浓度瓦斯管口的夹角呈夹角30°设置，所述混合段采用中心角为90°弯管设置， 所述高浓度煤层气喷口的喷射压力〇. 3-0.4MPa。
[0014] 进一步，所述乏风末级掺混器器设置有多层不锈钢材质的V型分流板，每层分流板 的间距为20mm。
[0015] 进一步，所述湿式调压装置包括湿式筒体、水位传感器、泄压管、磁翻板液位计和 控制器，其调压水位高度最大值为1000mm。
[0016] 本发明的目的之二通过以下技术方案实现：
[0017] 采用上述煤矿瓦斯混配系统进行煤矿瓦斯的混配方法：
[0018] 三通型掺混器将瓦斯栗站高、低浓度瓦斯混配成低浓度瓦斯作为瓦斯引射器的引 射气体，瓦斯引射器把较高压力输配高浓度煤层气与低浓度瓦斯引射，引射后形成的高浓 度瓦斯作为瓦斯掺混器的气源，混配均匀后进入高浓度电站发电，或
[0019] 三通型掺混器将瓦斯栗站高、低浓度瓦斯混配成低浓度瓦斯作为低浓度瓦斯电站 气源或者瓦斯引射器的引射气体，瓦斯引射器把较高压力输配高浓度煤层气与低浓度瓦斯 引射，引射后形成的低浓度瓦斯供低浓度电站使用，或
[0020] 三通型掺混器将瓦斯栗站高、低浓度瓦斯混配成低浓度瓦斯作为瓦斯掺混器的混 合气体，混合均匀的低浓度瓦斯作为乏风掺混器的来源气与矿井乏风混配后，进入乏风末 级掺混器混合均匀后，进入乏风氧化装置或燃煤锅炉利用，或在矿井回风井主风机返风或 两个主风机切换期间，即从乏风收集罩无法提供乏风情况下，三通型掺混器将瓦斯栗站高、 低浓度瓦斯混配成低浓度瓦斯后通过瓦斯掺混器与空气通风机提供的空气直接混合至1% 左右或2 %浓度左右，作为乏风氧化装置或燃煤锅炉利用的瓦斯气源，
[0021 ] 其中，三通型掺混器、瓦斯引射器、瓦斯掺混器、乏风掺混器均为两种气体的混合 配比，其混配浓度计算公式如下：
[0023] Qg-一混配后瓦斯气浓度；
[0024] Q1一一第一种瓦斯气流量；
[0025] C1一一第一种瓦斯气浓度；
[0026] Q2一一第二种瓦斯气流量；
[0027] C2一一第二种瓦斯气浓度；
[0028]混配不均匀度系数计算公式：
[0031] 〇一一表征样品瓦斯气的不均匀程度；
[0032] Ci--第i个样品气的浓度值；
[0033] c一一统计样品气的平均值；
[0034] η--样本数量。
[0035]本发明的有益效果在于：
[0036] 1、本发明通过三通型掺混器、瓦斯引射器、瓦斯掺混器、乏风掺混器和乏风末级掺 混器的组合运用，可形成多种混配方式，充分利用了浓度低于8%的瓦斯气体，解决了目前 我国煤矿瓦斯利用中安全性差、效率低、不经济的问题。
[0037] 2、本发明采用低浓度瓦斯与空气的混配方法，能使乏风氧化利用和燃煤锅炉装置 连续、稳定运行，提高其效率，增加经济性。
[0038] 3、本发明的瓦斯引射器，引射压力更小，引射混配均匀性好，在采用高浓度煤层气 混配方法后，可提高高浓度瓦斯电站的开机率和发电效率;可提高低浓度电站的发电效率。 [0039] 4、本发明的三通型掺混器，阻力损失小，混合度好，对瓦斯抽采栗无安全性影响。
[0040] 5、本发明的乏风末级掺混器，采用V型分流板的碰撞和扰流方法，混合均匀度高， 对通风主通风机阻力无影响，同时具有脱水、