一种煤矿用通风系统及其控制方法

本发明涉及矿井通风技术领域，具体为一种煤矿用通风系统及其控制方法。

背景技术：

矿井的通风系统占有十分重要的地位，一套优秀的通风系统不仅要将生产过程中产生的废气、灰尘迅速排出井外，保持个工作点空气的新鲜，还必须要将矿井内产生的瓦斯、沼气等可燃气体冲散，保持在安全浓度的范围内，可见一套优秀的通风系统对于保证煤矿矿井的安全生产变得十分重要，而一套优秀的通风系统不仅能够确保生产安全，还应当具有实时可控的风量，良好的操作性，经济的运行方式等特性。

但是常见的煤矿用通风系统，功能单一，仅能够实现矿井内通风的作用，而无法保证通风质量。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤矿用通风系统及其控制方法，解决了通风系统功能单一、无法保证通风质量的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种煤矿用通风系统，所述通风系统包括：

主风机装置，所述主风机装置用于净化空气并将净化后的空气输送到矿井内，同时抽取矿井内空气进行瓦斯回收处理；

储存装置，所述储存装置用于储存液化二氧化碳并将其转化成二氧化碳气体进行灭火；

副风机装置，所述副风机装置设置在第二进风筒末端，所述副风机装置用于将主风机装置输送来的净化空气输送到各条分支矿井内并对矿井内通风的风速、风量进行检测；

检测终端，所述检测终端设置在第二回风筒的进风口内，所述检测终端用于检测各分支矿井内的温度、火灾以及瓦斯浓度。

优选的，所述主风机装置包括第一风机、空气净化装置、第二风机、第三风机和瓦斯回收装置，所述第一风机、空气净化装置、第三风机和瓦斯回收装置均固定连接在基座上，所述第二风机固定连接在空气净化装置顶部，所述第一风机、空气净化装置与第二风机之间以及第三风机与瓦斯回收装置之间依次通过连接管道连接，以完成矿井内的通风、空气净化和瓦斯回收。

优选的，所述第二风机的输出端固定连接有第一进风筒且第一进风筒上与第二风机相邻一端设置有负离子发生器，所述第一进风筒上固定连接有若干个第二进风筒，所述第二进风筒上均设置有风窗，所述第三风机的输入端固定连接有第一回风筒，所述第一回风筒上固定连接有若干个第二回风筒，以实现各分支矿井空气输入和输出及通风量调节。

优选的，所述空气净化装置包括第三过滤器、第四过滤器和第五过滤器，所述第三过滤器、第四过滤器和第五过滤器均固定连接在第二壳体内且相互之间依次通过连接管道连接，所述第三过滤器和第五过滤器内均充填有纯净水，且第三过滤器和第五过滤器输入端的连接管道底端均没入纯净水中，第三过滤器和第五过滤器输出端的连接管道底端均位于纯净水液面上方，所述第四过滤器内内设置有若干道空气滤板且空气滤板均为椰壳活性炭材质，以完成空气的过滤净化。

优选的，所述瓦斯回收装置包括第一过滤器、压缩机、制冷机、第二过滤器和真空泵，所述第一过滤器、压缩机、制冷机、第二过滤器和真空泵均设置在第一壳体内，所述第一过滤器、压缩机、制冷机、第二过滤器和真空泵之间依次通过连接管道连接，且第二过滤器输入端的连接管道和排气管上均设置有截止阀，所述第一过滤器内设置有若干道空气滤板且空气滤板均为椰壳活性炭材质，所述第二过滤器内填充有沸石分子筛，所述第二过滤器的输出端固定连接有排气管且排气管贯穿第一壳体侧壁向外延伸，以实现瓦斯的回收。

优选的，所述储存装置包括二氧化碳液化储罐以及与之相连的连接管道上依次设置的降压阀和节流阀，所述储存装置通过连接管道与第二风机连接。

优选的，所述副风机装置包括依次连接在第二进风筒末端的第四风机和雾化器，所述第四风机和雾化器之间的第二进风筒上设置有风速传感器和风量传感器，所述雾化器外壁上固定连接有第二控制器，且第四风机、雾化器、风速传感器、风量传感器均与第二控制器电性连接。

优选的，所述检测终端包括温度传感器、光电感烟传感器、瓦斯浓度传感器、第三控制器和报警器，所述温度传感器、光电感烟传感器、瓦斯浓度传感器、第三控制器均固定连接在第三壳体内且报警器固定连接在第三壳体外壁，所述温度传感器、光电感烟传感器、瓦斯浓度传感器和报警器均与第三控制器电性连接。

优选的，所述第二风机外壁上固定连接有第一控制器，且第一风机、第二风机、负离子发生器、降压阀、节流阀、风窗、第三风机、压缩机、制冷机、截止阀、真空泵均与第一控制器电性连接，所述第一控制器与第二控制器、第三控制器之间均通过无线网络连接。

优选的，所述通风系统的控制方法包括以下步骤：

s1.首先通过第一风机将空气输送到空气净化装置内，先进入第三过滤器内过滤去除空气中的颗粒异物，然后进入第四过滤器内过滤去除异味或有害气体，再进入第五过滤器内再次过滤净化后输出，然后通过第二风机将净化后的空气输送到第一进风筒内，进而再通过第二进风筒输送到各副风机装置，然后通过第四风机再将空气输送到矿井内，实现矿井内通风，同时通过负离子发生器产生的负离子可以随空气一起进入到矿井内实现降尘的作用，进一步净化空气；

s2.在向矿井内通风的同时，第三风机通过第二回风筒和第一回风筒将矿井的污浊的空气抽走，并输送到瓦斯回收装置内，先进入第一过滤器内过滤去除灰尘杂质，然后经过压缩机对抽取的含有瓦斯的空气进行压缩，再经过制冷机对含有瓦斯的空气进行冷却，然后低温高压的空气进入到第二过滤器内，通过第二过滤器内的沸石分子筛将空气中的氮气吸收，将其余空气排出并储存起来，即可得到瓦斯和氧气的混合气体，实现瓦斯回收，当沸石分子筛吸收氮气饱和后，关闭两个截止阀并打开真空泵，将第二过滤器内抽至真空，即可将抽出氮气；

s3.当某条矿井内第二进风筒上的风速传感器、风量传感器检测到该条矿井内通风不足，或瓦斯浓度传感器检测到瓦斯浓度过高时，通过第一控制器、第二控制器和第三控制器的信号传递，进而控制各第二进风筒上的风窗调整进风量，将更多的空气输送到检测异常的矿井内，从而实现单独某条矿井更好的通风并稀释瓦斯浓度，当温度传感器检测到该条矿井内温度过高时，可以通过雾化器产生水雾并输送到矿井内，同步实现降温和降尘；

s4.当通过光电感烟传感器检测到某条矿井内发生火灾时，通过第一控制器、第二控制器和第三控制器的信号传递，进而控制关闭其他第二进风筒上的风窗，然后打开降压阀和节流阀，将二氧化碳液化储罐内的液化二氧化碳转化成二氧化碳气体并输送到对应的矿井内，实现灭火。

(三)有益效果

本发明提供了一种煤矿用通风系统及其控制方法。具备以下有益效果：

1、本发明通过空气净化装置可以对通入矿井的空气进行初步净化，然后再通过负离子发生器产生的负离子可以随空气一起进入到矿井内实现降尘的作用，进一步净化空气，同时通过雾化器产生的水雾，也可以同时实现降温和降尘，从而大大提升了矿井的通风质量。

2、本发明通过各第二进风筒和第二回风筒上的风速传感器、风量传感器、温度传感器、瓦斯浓度传感器，可以实现对各条矿井的单独环境检测，并通过风窗实现各条矿井的单独通风。

3、本发明通过光电感烟传感器可以对各条矿井进行单独的火灾检测，当检测到火灾发生时，可以通过二氧化碳液化储罐向发生火灾的矿井内输出二氧化碳气体，实现灭火的作用，安全性更高。

4、本发明通过瓦斯回收装置可以将矿井内抽出的空气进行过滤、压缩、冷却、分离，从而将空气中的氮气分离出来，这样不仅可以得到瓦斯与氧气的混合气体，还能得到单独的氮气产品，从而实现利益最大化。

附图说明

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的主风机装置结构示意图；

图3为本发明的储存装置结构示意图；

图4为本发明的瓦斯回收装置内部结构示意图；

图5为本发明的空气净化装置内部结构示意图；

图6为本发明的副风机装置结构示意图；

图7为本发明的检测终端结构示意图。

其中，1、主风机装置；2、储存装置；3、副风机装置；4、检测终端；5、第一进风筒；6、第二进风筒；7、第一回风筒；8、第二回风筒；9、风窗；10、基座；11、第一风机；12、空气净化装置；13、第二风机；14、负离子发生器；15、第一控制器；16、第三风机；17、瓦斯回收装置；18、排气管；19、连接管道；20、二氧化碳液化储罐；21、降压阀；22、节流阀；23、第一壳体；24、第一过滤器；25、压缩机；26、制冷机；27、第二过滤器；28、截止阀；29、真空泵；30、第二壳体；31、第三过滤器；32、第四过滤器；33、第五过滤器；34、第四风机；35、雾化器；36、风速传感器；37、风量传感器；38、第二控制器；39、第三壳体；40、温度传感器；41、光电感烟传感器；42、瓦斯浓度传感器；43、第三控制器；44、报警器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-7所示，本发明实施例提供一种煤矿用通风系统，通风系统包括：

主风机装置1，主风机装置1用于净化空气并将净化后的空气输送到矿井内，同时抽取矿井内空气进行瓦斯回收处理；

储存装置2，储存装置2用于储存液化二氧化碳并将其转化成二氧化碳气体进行灭火；

副风机装置3，副风机装置3设置在第二进风筒6末端，副风机装置3用于将主风机装置1输送来的净化空气输送到各条分支矿井内并对矿井内通风的风速、风量进行检测；

检测终端4，检测终端4设置在第二回风筒8的进风口内，检测终端4用于检测各分支矿井内的温度、火灾以及瓦斯浓度。

如图2所示，主风机装置1包括第一风机11、空气净化装置12、第二风机13、第三风机16和瓦斯回收装置17，第一风机11、空气净化装置12、第三风机16和瓦斯回收装置17均固定连接在基座10上，第二风机13固定连接在空气净化装置12顶部，第一风机11、空气净化装置12与第二风机13之间以及第三风机16与瓦斯回收装置17之间依次通过连接管道19连接，以完成矿井内的通风、空气净化和瓦斯回收。

如图1所示，第二风机13的输出端固定连接有第一进风筒5且第一进风筒5上与第二风机13相邻一端设置有负离子发生器14，第一进风筒5上固定连接有若干个第二进风筒6，第二进风筒6上均设置有风窗9，第三风机16的输入端固定连接有第一回风筒7，第一回风筒7上固定连接有若干个第二回风筒8，以实现各分支矿井空气输入和输出及通风量调节。

如图5所示，空气净化装置12包括第三过滤器31、第四过滤器32和第五过滤器33，第三过滤器31、第四过滤器32和第五过滤器33均固定连接在第二壳体30内且相互之间依次通过连接管道19连接，第三过滤器31和第五过滤器33内均充填有纯净水，且第三过滤器31和第五过滤器33输入端的连接管道19底端均没入纯净水中，第三过滤器31和第五过滤器33输出端的连接管道19底端均位于纯净水液面上方，第四过滤器内32内设置有若干道空气滤板且空气滤板均为椰壳活性炭材质，空气依次经过第三过滤器31、第四过滤器32和第五过滤器33可以对空气完成初步的过滤净化，将空气中的灰尘等颗粒物以及异味或其他有害气体吸附、过滤、去除，从而保证通风质量，以完成空气的过滤净化。

如图4所示，瓦斯回收装置17包括第一过滤器24、压缩机25、制冷机26、第二过滤器27和真空泵29，第一过滤器24、压缩机25、制冷机26、第二过滤器27和真空泵29均设置在第一壳体23内，第一过滤器24、压缩机25、制冷机26、第二过滤器27和真空泵29之间依次通过连接管道19连接，且第二过滤器27输入端的连接管道19和排气管18上均设置有截止阀28，第一过滤器24内设置有若干道空气滤板且空气滤板均为椰壳活性炭材质，第二过滤器27内填充有沸石分子筛，第二过滤器27的输出端固定连接有排气管18且排气管18贯穿第一壳体23侧壁向外延伸，空气中主要含有氮气和氧气两种气体，而从矿井内抽回的空气中还含有一定量的瓦斯，并且沸石分子筛对氮气的平衡吸附量大于瓦斯和氧气，所以通过压缩、冷却后制成的低温高压气体在经过第二过滤器27时，可以将其中的氮气分离出来，排出的瓦斯和氧气的混合气体，可以直接用作燃气，而沸石分子筛吸附氮气饱和后，用真空泵29即可将其抽出，得到单独的氮气产品，这样可以实现利益的最大化。

如图1、3所示，储存装置2包括二氧化碳液化储罐20以及与之相连的连接管道19上依次设置的降压阀21和节流阀22，储存装置2通过连接管道19与第二风机13连接，通过降压阀21和节流阀22可以将二氧化碳液化储罐20内的液化二氧化碳转化成二氧化碳气体，将二氧化碳气体单独通入发生火灾的矿井内，可以减少矿井内的可燃气体量，从而实现灭火的作用，使安全性大大提高。

如图6所示，副风机装置3包括依次连接在第二进风筒6末端的第四风机34和雾化器35，第四风机34和雾化器35之间的第二进风筒6上设置有风速传感器36和风量传感器37，雾化器35外壁上固定连接有第二控制器38，且第四风机34、雾化器35、风速传感器36、风量传感器37均与第二控制器38电性连接。

如图7所示，检测终端4包括温度传感器40、光电感烟传感器41、瓦斯浓度传感器42、第三控制器43和报警器44，温度传感器40、光电感烟传感器41、瓦斯浓度传感器42、第三控制器43均固定连接在第三壳体39内且报警器44固定连接在第三壳体39外壁，温度传感器40、光电感烟传感器41、瓦斯浓度传感器42和报警器44均与第三控制器43电性连接。

如图2、6、7所示，第二风机13外壁上固定连接有第一控制器15，且第一风机11、第二风机13、负离子发生器14、降压阀21、节流阀22、风窗9、第三风机16、压缩机25、制冷机26、截止阀28、真空泵29均与第一控制器15电性连接，第一控制器15与第二控制器38、第三控制器43之间均通过无线网络连接。

通风系统的控制方法包括以下步骤：

s1.首先通过第一风机11将空气输送到空气净化装置12内，先进入第三过滤器31内过滤去除空气中的颗粒异物，然后进入第四过滤器32内过滤去除异味或有害气体，再进入第五过滤器33内再次过滤净化后输出，然后通过第二风机13将净化后的空气输送到第一进风筒5内，进而再通过第二进风筒6输送到各副风机装置3，然后通过第四风机34再将空气输送到矿井内，实现矿井内通风，同时通过负离子发生器14产生的负离子可以随空气一起进入到矿井内实现降尘的作用，进一步净化空气；

s2.在向矿井内通风的同时，第三风机16通过第二回风筒8和第一回风筒7将矿井的污浊的空气抽走，并输送到瓦斯回收装置17内，先进入第一过滤器24内过滤去除灰尘杂质，然后经过压缩机25对抽取的含有瓦斯的空气进行压缩，再经过制冷机26对含有瓦斯的空气进行冷却，然后低温高压的空气进入到第二过滤器27内，通过第二过滤器27内的沸石分子筛将空气中的氮气吸收，将其余空气排出并储存起来，即可得到瓦斯和氧气的混合气体，实现瓦斯回收，当沸石分子筛吸收氮气饱和后，关闭两个截止阀28并打开真空泵29，将第二过滤器27内抽至真空，即可将抽出氮气；

s3.当某条矿井内第二进风筒6上的风速传感器36、风量传感器37检测到该条矿井内通风不足，或瓦斯浓度传感器42检测到瓦斯浓度过高时，通过第一控制器15、第二控制器38和第三控制器43的信号传递，进而控制各第二进风筒6上的风窗9调整进风量，将更多的空气输送到检测异常的矿井内，从而实现单独某条矿井更好的通风并稀释瓦斯浓度，当温度传感器40检测到该条矿井内温度过高时，可以通过雾化器35产生水雾并输送到矿井内，同步实现降温和降尘；

s4.当通过光电感烟传感器41检测到某条矿井内发生火灾时，通过第一控制器15、第二控制器38和第三控制器43的信号传递，进而控制关闭其他第二进风筒6上的风窗9，然后打开降压阀21和节流阀22，将二氧化碳液化储罐20内的液化二氧化碳转化成二氧化碳气体并输送到对应的矿井内，实现灭火。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。