专利名称:一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，包括瓦斯抽采泵站和用气装置，瓦斯抽采泵站和用气装置之间通过混合燃气管路连通，混合燃气管路内设置有浓度传感器，混合燃气管路上连接有天然气管路，天然气管路包括第一支管和第二支管，第一支管和第二支管依次连接在混合燃气管路上，第一支管和第二支管上分别设置有阀门。本实用新型将抽采的低浓度瓦斯与天然气混和，提高了混和后的可燃气体的浓度，从而将不能用于燃烧的气体转变为高浓度的可用于燃烧气体，不仅增加了低浓度瓦斯利用途径，避免抽采的低浓度的瓦斯直接排放而造成的浪费及污染，还有效地降低了天然气的消耗，实现了节约成本的目的。
【专利说明】一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种混烧装置，尤其涉及一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置。
【背景技术】
[0002]在煤炭开采过程中，煤层中存在大量瓦斯，矿井为治理瓦斯超限，采取瓦斯抽采措施，但是，由于煤层瓦斯透气性较差，矿井瓦斯抽采利用率较低，绝大部分瓦斯由矿井通风方式排入到大气中，相当一部分矿井乏风流中的瓦斯含量在0.5% -0.75%之间，乏风流中含有大量有瓦斯。另外，采空区抽采的瓦斯由于瓦斯浓度低，大部分在3% -8%之间，这部分瓦斯很难被利用，通常被直接排放到大气中，不但浪费了宝贵瓦斯能源，同时还给大气环境造成了极大的污染。
[0003]近年来，随着环保压力的加大，很多地方采用天然气锅炉代替传统煤粉锅炉，广泛用于工业发电、采暖、洗浴加热及民用灶具等，但是，由于天然气价格远高于煤炭，天然气锅炉的燃料投入成本较高。本领域技术人员应该理解的是，天然气的主要成份为瓦斯，因此，可将矿井抽采的浓度大于30%的矿井瓦斯直接用于天然气锅炉或供给居民使用。但是，由于矿井抽采瓦斯的流量、浓度都不稳定，特别是从上隅角后方采空区抽采的瓦斯，其流量很大，但浓度瓦斯抽采管口与上隅角之间的距离变化而变化，瓦斯浓度呈周期性变化，对于抽采出来的浓度较低的矿井瓦斯，例如浓度在8%以下的抽采瓦斯就无法直接用于天然气锅炉或供给居民使用，可见，这部分浓度较低的瓦斯造成了浪费，降低了抽采瓦斯的利用率，同时给大气环境也造成极大的污染。
实用新型内容
[0004]针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置及方法，其能够对低浓度的矿井抽采瓦斯进行有效利用，提高抽采瓦斯的利用率。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，包括瓦斯抽采泵站和用气装置，所述瓦斯抽采泵站和所述用气装置之间通过混合燃气管路连通，所述混合燃气管路内设置有用于监测混合燃气浓度的浓度传感器，所述混合燃气管路上连接有天然气管路，所述天然气管路包括第一支管和第二支管，沿着混合燃气的流动方向，所述第一支管和所述第二支管依次连接在所述混合燃气管路上，所述第一支管和所述第二支管上分别设置有用于控制天然气流量的阀门。
[0007]进一步地，所述混合燃气管路内还分别设置有用于监测混合燃气的压力和流量的压力传感器和流量传感器。
[0008]进一步地，所述阀门为电动调节阀门。
[0009]进一步地，所述混合燃气管路在所述瓦斯抽采泵站和所述第一支管之间设置有排空管。
[0010]进一步地，所述排空管上设置有水封阻火器。
[0011]进一步地，所述用气装置为锅炉或者燃气发电机组。
[0012]本实用新型将抽采的低浓度瓦斯与天然气混和，提高了混和后的可燃气体的浓度，从而将不能用于燃烧的气体转变为高浓度的可用于燃烧气体，不仅增加了低浓度瓦斯利用途径，避免抽采的低浓度的瓦斯直接排放而造成的浪费及污染，还有效地降低了天然气的消耗，实现了节约成本的目的。此外，本实用新型将低浓度瓦斯掺混为高浓度燃气再进行输送，能够有效地提高燃气的输送安全性，降低了燃气的输送成本。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型一种优选的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图，对本实用新型的一个优选实施例进行详细描述。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。
[0015]如图1所示，本实用新型提供的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置包括瓦斯抽采泵站I和用气装置2，所述用气装置2优选地为锅炉或者燃气发电机组，所述瓦斯抽采泵站I和所述用气装置2之间通过混合燃气管路3连通，所述混合燃气管路3内设置有用于监测混合燃气浓度的浓度传感器4，所述混合燃气管路3上连接有天然气管路5，所述天然气管路5包括第一支管51和第二支管52，沿着混合燃气的流动方向，所述第一支管和所述第二支管依次连接在所述混合燃气管路上，所述第一支管51和所述第二支管52上分别设置有用于控制天然气流量的阀门6。
[0016]本实用新型将抽采的低浓度瓦斯与天然气混和，提高了混和后的可燃气体的浓度，从而将不能用于燃烧的气体转变为高浓度的可用于燃烧气体，不仅增加了低浓度瓦斯利用途径，避免抽采的低浓度的瓦斯直接排放而造成的浪费及污染，还有效地降低了天然气的消耗，实现了节约成本的目的。
[0017]此外，本实用新型将低浓度瓦斯掺混为高浓度燃气再进行输送，使高浓度混合燃气失去爆炸性，进而在高浓度混合燃气的输送管路中节省低浓度瓦斯输送所安设的水封等各类阻火器以及细水雾隔爆系统；如较长距离输送需在管路中加装输气泵时，还可采用干式输气泵，这就极大提高了可燃气体的输送安全性，降低了输送能耗、输送投资及运营成本。
[0018]本实用新型优选地在所述混合燃气管路3内还分别设置有用于监测混合燃气的压力和流量的压力传感器和流量传感器，使用时，依据监测所述混合燃气管路3内气体的压力值和流量值，调节所述第一支管51和所述第二支管52内天然气的流量，维持混合燃气的压力为设定压力值，维持混合燃气的流量为设定流量值。
[0019]对于燃气锅炉，当压力超过设定值时，通过供气端阀门加大锅炉用气量以维持压力不变。对于燃气机组，由于机组用气量不能连续调节，当压力上升超过设定值一定范围时，如达到5kPa，备用的用气装置机组自动开启，以增加混和燃气用量。所以锅炉及机组总需气量必须超过混和燃气的最大供气量，以满足最大供气量时也能被完全利用。
[0020]本领域技术人员应该注意的是，本实用新型对设定压力值及设定流量值并未做具体限定，本领域技术人员可以根据实际的用气装置的用气量对设定压力值及设定流量值进行适应调整，此处不再赘述。
[0021 ] 本实施例的阀门6优选地采用电动调节阀门，本实用新型在所述第一支管51和所述第二支管52上分别安装所述电动调节阀门能够起到两方面的作用:首先，所述电动调节阀门能够将混合燃气的浓度自动调节到设定浓度值，便于对混合燃气的浓度进行控制；另夕卜，当需增加锅炉混合燃气时，所述电动调节阀门能够自动调节增加天然气掺混量，以保证锅炉供热量达到需求。当然，电动调节阀门仅是本实用新型用于调节所述第一支管51和所述第二支管52内天然气流量的一种优选方案，本实用新型还可以采用本领域技术人员所公知的其它类型阀门，此处不再赘述。
[0022]作为本实用新型的一种优选方案，所述混合燃气管路3在所述瓦斯抽采泵站I和所述第一支管51之间设置有排空管7，从而在在锅炉或发电机组停运时，将低浓度瓦斯直接排空，本实用新型还优选地在所述排空管7上设置有水封阻火器8，所述排空管7优选地竖直向上设置在所述混合燃气管路3上，所述水封阻火器8优选地设置在所述混合燃气管路3的根部。在低浓度瓦斯排空管7上安设水封阻火器8，能够将开放式输送系统转变为封闭式输送系统，进而掺混天然气以调节高浓度燃气输送量与机组等需求量始终处于动态平衡，实现了抽采的低浓度瓦斯100%被利用，提高了抽采瓦斯利用率。
[0023]当锅炉及发电机组等因停机等原因停止用气时，所述混合燃气管路3立即关闭，抽采的瓦斯冲破水封阻火器8的阻力排向大气。当然，本实用新型也可用电动阀门或电磁阀门来代替水封阻火器8，以防止在正常用气时，所述混合燃气管路3中气体外泄，并在需要时立即开启排空瓦斯，但是，一旦有损坏或停电，阀门不能及时自动打开，影响瓦斯抽放系统及利用系统安全运行。
[0024]本实用新型还提供了一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的方法，该方法包括以下步骤:
[0025]步骤①:通过瓦斯抽采泵站I对矿井内的瓦斯进行抽采，并将抽采的瓦斯输送至混合燃气管路3中；
[0026]步骤②:通过第一支管51向所述混合燃气管路3内输送天然气，所述天然气和所述瓦斯在所述混合燃气管路3内充分混合；
[0027]步骤③:通过设置在所述混合燃气管路3内的浓度传感器4测定天然气与瓦斯的混合燃气的浓度；本领域技术人员应该理解的是，所谓混合燃气包括瓦斯、天然气和空气，所述混合燃气的浓度是指所述天然气浓度与所述瓦斯浓度的和，其中，所述天然气浓度为天然气与混合燃气的体积比，所述瓦斯浓度为瓦斯与混合燃气的体积比。
[0028]步骤④:若混合燃气的浓度低于设定浓度值，通过第二支管52向混合燃气管路3内再次补充天然气，直至混合燃气的浓度大于或者等于设定浓度值，按照体积比计算，所述设定浓度值优选地设置为30% -35% ；
[0029]步骤⑤:通过所述混合燃气管路3将浓度大于或者等于设定浓度值的混合燃气输送至用气装置2。
[0030]进一步地，所述步骤③还优选地包括，通过设置在所述混合燃气管路3内的压力传感器和流量传感器监测混合燃气的压力和流量，依据监测的压力值和流量值，优选地通过调节所述第一支管51和所述第二支管52内天然气的流量，维持混合燃气的压力为设定压力值，维持混合燃气的流量为设定流量值。
[0031]具体地，当天然气全部通过第一支管51进行一次性混和时，天然气混和量在确保混和后瓦斯浓度不低于设定浓度的基础上，第二支管52内补充的天然气用来维持管路中压力。当需要采取第一支管51和第二支管52进行二次混和天然气时，天然气第一次掺入量以维持掺混后瓦斯浓度不低于设定浓度为标准，第二次掺入量控制以维持此处压力为标准。
[0032]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】
1.一种用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，包括瓦斯抽采泵站和用气装置，所述瓦斯抽采泵站和所述用气装置之间通过混合燃气管路连通，所述混合燃气管路内设置有用于监测混合燃气浓度的浓度传感器，所述混合燃气管路上连接有天然气管路，所述天然气管路包括第一支管和第二支管，沿着混合燃气的流动方向，所述第一支管和所述第二支管依次连接在所述混合燃气管路上，所述第一支管和所述第二支管上分别设置有用于控制天然气流量的阀门。2.根据权利要求1所述的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，所述混合燃气管路内还分别设置有用于监测混合燃气的压力和流量的压力传感器和流量传感器。3.根据权利要求1所述的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，所述阀门为电动调节阀门。4.根据权利要求1所述的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，所述混合燃气管路在所述瓦斯抽采泵站和所述第一支管之间设置有排空管。5.根据权利要求4所述的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，所述排空管上设置有水封阻火器。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于混烧矿井瓦斯和天然气的装置，其特征在于，所述用气装置为锅炉或者燃气发电机组。
【文档编号】F23D14-62GK204285463SQ201420642513
【发明者】周成军, 徐会军, 张金良, 李全生, 赵仕伟, 王刚, 左书权 [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