一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置的制作方法

本实用新型属于矿山安全装置领域，具体涉及一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置。

背景技术：

根据相关资料分析研究显示，近几年我国石油对外依存度超过30％，能源形势十分紧张，迫切需要加强包括矿井瓦斯(煤层气)在内的各种油气资源的开发利用，其中煤层气的研究利用已经列入国家“十一五”能源发展规划。通过大量调研发现，通过矿井回风排入大气中的瓦斯浓度虽然不高，但是排出总量和排出率都是相当惊人的。

一个年产600万t煤的低瓦斯矿井，即使回风瓦斯浓度很低，但每年排放的瓦斯总量就达500多万m³；年产仅50万t煤左右的矿井每年经回风排出的瓦斯总量达100～150万m³，高瓦斯矿井情况更为严重。全国范围看，实际生产过程中，存在不少矿井回风瓦斯浓度长期超过1％，有的甚至超过1.5％(如2009年发生瓦斯爆炸事故的山西屯兰煤矿)，其总量是相当可观的。这些资源既没得到充分利用，又造成巨大的污染，相关资料显示：一个摩尔量(mol)的瓦斯的排放带来的温室效应是等量CO₂的20多倍，且严重消耗大气平流层的臭氧，随着全人类社会的全面进步与发展，煤炭瓦斯在全球范围内已经成为不可忽视的大气温室气体和污染源。如果能有一种经济实用的回收装置对矿井回风流瓦斯加以回收利用，其经济效益和环境效益都将是非常的重大。

多年来煤炭开采偏重于对高含量瓦斯煤层气进行抽放利用，或相当量的直接排入大气，低浓度瓦斯矿井则完全排放入大气中，造成总量惊人的回风瓦斯任意排放。近几年国家提出加强煤层气的开发利用，对高浓度的瓦斯煤层实施强力抽采，但对于回风瓦斯的研究利用则仍然较少，目前仅有的研究成果可分为燃烧利用、氧化发热和吸附回收三个方面，但由于受采用的装置造价高、经济效益低，实现起来困难等关键技术的影响，目前尚未或不完全工程化。因此，亟需一种针对矿井回风排出瓦斯进行分离富集与回收的实用装置。

目前，我国矿井回风瓦斯处理面临三个最突出的问题：1)资金严重不足；2)矿井回风瓦斯处理工艺落后，加剧了环境污染；3)矿井回风瓦斯处理设备落后，效率低下。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置，包括：浓缩罐1，浓缩气提升装置2，生化反应过滤罐3，处理回流管4，乏风输送连接装置5，离心纯化罐6，废气排出装置7，支架8，封闭溢流槽9；包括位于顶部的生化反应过滤罐3，在生化反应过滤罐3下部设有支架8，所述支架8的下部设有浓缩罐1，与浓缩罐1左侧相邻的离心纯化罐6，生化反应过滤罐3与浓缩罐1之间通过浓缩气提升装置2连通；所述离心纯化罐6与生化反应过滤罐3之间通过乏风输送连接装置5连通，在生化反应过滤罐3左下方设有处理回流管4，处理回流管4的下方设有离心纯化罐6；在生化反应过滤罐3的上部设有封闭溢流槽9。

进一步的，所述生化反应过滤罐3包括：飞翼式分气槽3-1、瓦斯分流板3-2、生化触媒板3-3和瓦斯汇集槽3-4；飞翼式分气槽3-1位于生化反应过滤罐3池体上部，所述飞翼式分气槽3-1的下部设有瓦斯分流板3-2，所述瓦斯分流板3-2的下部设有生化触媒板3-3，所述生化触媒板3-3的下部设有瓦斯汇集槽3-4；所述飞翼式分气槽3-1二层结构，并与瓦斯分流板3-2为嵌套结构。

进一步的，所述飞翼式分气槽3-1由翼板3-1-1，导气孔3-1-2，水平板3-1-3组成；所述翼板3-1-1为弧形结构，弧形结构的翼板3-1-1半径在80cm～120cm之间，翼板3-1-1二片组成，二片翼板3-1-1的顶部为开放式向外侧伸展，二片翼板3-1-1的顶部在同一水平面上；二片翼板3-1-1左右对称，二片翼板3-1-1的底部通过一片水平板3-1-3固定连接。

进一步的，所述水平板3-1-3上设有圆形导气孔3-1-2，导气孔3-1-2的数量大于10个，多个导气孔3-1-2一字排开等距排列，所述导气孔3-1-2上下贯通，导气孔3-1-2的半径在20cm～50cm之间，导气孔3-1-2为碳14钢板材质，钢板厚度0.5cm～1cm之间，导气孔3-1-2为锥形设计，导气孔3-1-2间距0.2cm～0.5cm。

进一步的，所述瓦斯分流板3-2前后板壁垂直于生化反应过滤罐3前后池壁且与前后池壁无缝焊接，所述瓦斯分流板3-2为多层结构设计，所述瓦斯分流板3-2的层数大于五层，所述每一层瓦斯分流板3-2的数量大于七个，相邻二层瓦斯分流板3-2错位排列，奇数层的数量相比偶数层多一个，相邻二层瓦斯分流板3-2间隔一定距离，其范围在20cm～60cm之间；所述瓦斯分流板3-2最上层与飞翼式分气槽3-1相距一定距离，其范围在20cm～60cm之间。

进一步的，瓦斯汇集槽3-4位于生化反应过滤罐3底部，所述瓦斯汇集槽3-4前后槽壁为斜板构成，其与水平面夹角在10°～30°之间；瓦斯汇集槽3-4左右与生化反应过滤罐3固定连接，瓦斯汇集槽3-4中部设有导气通道，导气通道的宽度在12cm～50cm之间。

本实用新型公开的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置，其优点在于：

(1)该装置采用飞翼式分气槽设计，飞翼式分气槽由二片翼板组成，并以弧形结构设计，其半径在80cm～120cm之间，二片翼板左右对称，可使待处理气体均匀回流，同时均匀地分布到生化反应过滤罐的下一层。

(2)该装置飞翼式分气槽的底部水平板上设有圆形导气孔组，其数量大于10个，导气孔锥形结构有利于待处理气体稳定下流。

(3)该装置采用瓦斯分流板与飞翼式分气槽嵌套设计，同时飞翼式分气槽采用多层结构其设计新颖，多层叠加错位排列，对待处理气体起到缓降作用。

(4)该装置结构合理，工艺完善，处理效率高。

本实用新型所述的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置设计合理，结构简单，处理效果好，采用飞翼式分气槽设计，布气体更加均匀，同时采用叠加式飞翼分气体槽，以及嵌套瓦斯分流板，使处理气体更加稳定均匀，处理效果更好，适合各类沉降装置处理后气体的深度处理。

附图说明

图1是本实用新型中所述的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置示意图。

图2是本实用新型中所述的生化反应过滤罐示意图。

图3是本实用新型中所述的飞翼式分气槽示意图。

以上图1～图3中，浓缩罐1，浓缩气提升装置2，生化反应过滤罐3，飞翼式分气槽3-1，翼板3-1-1，导气孔3-1-2，水平板3-1-3，瓦斯分流板3-2，生化触媒板3-3，瓦斯汇集槽3-4，处理回流管4，乏风输送连接装置5，离心纯化罐6，废气排出装置7，支架8，封闭溢流槽9。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置进行进一步说明。

如图1所示，是本实用新型中所述的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置示意图，包括浓缩罐1、浓缩气提升装置2、生化反应过滤罐3、处理回流管4、乏风输送连接装置5、离心纯化罐6、废气排出装置7、支架8和封闭溢流槽9；浓缩气提升装置2将待处理气体从浓缩罐1输送至生化反应过滤罐3前方上部，待处理气体在生化反应过滤罐3内从上往下流动，最终从位于生化反应过滤罐3底部左侧的处理回流管4排到离心纯化罐6中，系统运行1h～2h后关闭浓缩气提升装置2，当气体位下降10cm时，关闭处理回流管4，然后打开乏风输送连接装置5将含杂气体从离心纯化罐6输送至生化反应过滤罐3底部，含杂气体从生化反应过滤罐3底部慢慢上升，最终沿生化反应过滤罐3上方的废气排出装置7排出，10min～15min后将乏风输送连接装置5和废气排出装置7关闭，重新打开浓缩气提升装置2和处理回流管4，如此循环运行。

如图2所示，是本实用新型中所述的生化反应过滤罐示意图。所述生化反应过滤罐3由飞翼式分气槽3-1、瓦斯分流板3-2、生化触媒板3-3和瓦斯汇集槽3-4组成；待处理气体进入生化反应过滤罐3后，经过飞翼式分气槽3-1分散后，均匀的自上往下流动，经过瓦斯分流板3-2稳流后，待处理气体稳定下降，纯气从滤料层下方落到生化触媒板3-3上，经过生化触媒板3-3后进入瓦斯汇集槽3-4，最终沿处理回流管4流入离心纯化罐6，系统运行1h～2h后关闭浓缩气提升装置2，当水位降低10cm后，关闭处理回流管4，然后打开乏风输送连接装置5将含杂气体从离心纯化罐6输送至生化反应过滤罐3底部，含杂气体从生化反应过滤罐3底部不断上升，依次通过瓦斯汇集槽3-4、生化触媒板3-3、瓦斯分流板3-2和飞翼式分气槽3-1，最终将滤料层上附着的沉降物冲洗上升，沿着废气排出装置7排出生化反应过滤罐3，10min～15min之后将乏风输送连接装置5和废气排出装置7关闭，重新打开浓缩气提升装置2和处理回流管4，如此循环运行。

如图3所示，是本实用新型中所述的飞翼式分气槽示意图。所述飞翼式分气槽3-1由翼板3-1-1，导气孔3-1-2，水平板3-1-3组成；所述翼板3-1-1为弧形结构，弧形结构的翼板3-1-1半径在80cm～120cm之间，翼板3-1-1二片组成，二片翼板3-1-1的顶部为开放式向外侧伸展，二片翼板3-1-1的顶部在同一水平面上；二片翼板3-1-1左右对称，二片翼板3-1-1的底部通过一片水平板3-1-3固定连接。

所述水平板3-1-3上设有圆形导气孔3-1-2，导气孔3-1-2的数量大于10个，多个导气孔3-1-2一字排开等距排列，所述导气孔3-1-2上下贯通，导气孔3-1-2的半径在20cm～50cm之间，导气孔3-1-2为碳14钢板材质，钢板厚度0.5cm～1cm之间，导气孔3-1-2为锥形设计，导气孔3-1-2间距0.2cm～0.5cm。

本实用新型所述的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置的工作过程是：

浓缩气提升装置2将待处理气体从浓缩罐1输送至生化反应过滤罐3前方上部，待处理气体进入生化反应过滤罐3后，经过飞翼式分气槽3-1分散后，均匀的自上往下流动，经过瓦斯分流板3-2稳流后，待处理气体稳定下降，含杂气体从滤料层下方落到生化触媒板3-3上，经过生化触媒板3-3后进入瓦斯汇集槽3-4，最终沿处理回流管4流入离心纯化罐6，系统运行1h～2h后关闭浓缩气提升装置2，当水位降低10cm后，关闭处理回流管4，然后打开乏风输送连接装置5将含杂气体从离心纯化罐6输送至生化反应过滤罐3底部，含杂气体从生化反应过滤罐3底部不断上升，依次通过瓦斯汇集槽3-4、生化触媒板3-3、瓦斯分流板3-2和飞翼式分气槽3-1，最终将滤料层上附着的沉降物冲洗上升，沿着废气排出装置7排出生化反应过滤罐3，10min～15min之后将乏风输送连接装置5和废气排出装置7关闭，重新打开浓缩气提升装置2和处理回流管4，如此循环运行。

本实用新型所述的一种针对矿井回风低浓度瓦斯进行分离提纯装置结构简单，设计合理，处理效率高，适合各类水质的待处理气体的除泥净化处理。