專利名稱：一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種混合氣體的初步分離裝置，特別涉及一種可廣泛適用于煤礦開采的 低濃度排空抽放瓦斯中分離出較高濃度瓦斯氣的裝置。
背景技術(shù)：
瓦斯，俗叫沼氣，學(xué)名叫做甲烷，本身是一種高品質(zhì)的清潔能源，也是一種重要的化工 原料，在自然界中有很大的儲(chǔ)量。我國(guó)陸上埋深2000米以淺的煤層瓦斯資源量為31.46萬(wàn)億 立方米，主要分布于24個(gè)省區(qū)，山西、貴州、新疆、陜西、內(nèi)蒙、甘肅、川黔滇邊界、兩淮 等地區(qū)最豐富。到2004年底，已陸續(xù)探明瓦斯儲(chǔ)量1023億立方米。
2005年全國(guó)煤礦抽采瓦斯23億立方米，利用9億多立方米，利用率42. 6%; 2006年全 國(guó)煤礦抽采瓦斯32.4億立方米，利用11.5億立方米，利用率35.5%; 2007年的瓦斯抽采43 億立方米，13.03億立方米，利用率30.3%。 2008年全國(guó)煤礦瓦斯(煤層氣)抽采利用目標(biāo) 抽采量56億立方米，利用量20億立方米。其中，煤礦井下瓦斯抽采量48億立方米，利用量 15億立方米；地面煤層氣產(chǎn)能22億立方米，抽采量8億立方米，利用量5億立方米。到2010 年,全國(guó)煤礦瓦斯抽采量達(dá)到100億立方米(其中井下抽采60億立方米，利用30億立方米)。 當(dāng)前，我國(guó)煤礦約1. 65萬(wàn)處，均采用機(jī)械通風(fēng)，通風(fēng)能力在3000m3/miri至10000m3/min左右， 煤礦安全規(guī)程規(guī)定礦并總排風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)0.75%,平均通風(fēng)能力按5000m7min， 總回風(fēng)流瓦斯?jié)舛劝?.3%計(jì)算，則全年我國(guó)煤礦風(fēng)排瓦斯量為1283.04億立方米。大量的甲 烷排放，不僅對(duì)全球氣候變化造成影響，同時(shí)也損失了大量的清潔能源，由于相對(duì)密度較小 (密度為0. 716kg/m3,空氣密度為1. 29kg/m3)將上升至大氣層頂部。造成大氣層外層臭氧層 的破壞，造成嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題(溫室效應(yīng))。目前普遍認(rèn)識(shí)是，由于煤礦乏風(fēng)甲'烷含量極低， 如果進(jìn)行分離提純，耗能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)獲取甲烷的能量，很不經(jīng)濟(jì)。另外這種濃度的甲烷不能 直接燃燒，所以長(zhǎng)期以來(lái)只能排空，造成了巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，當(dāng)然，也不乏研究 者，國(guó)內(nèi)外對(duì)低濃度瓦斯利用技術(shù)僅考慮用于輔助燃燒或直接作為主要燃料燃燒，并著手研 究低濃度瓦斯安全輸送技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定煤礦瓦斯排放控制標(biāo)準(zhǔn)，而阜礦集團(tuán)王營(yíng)礦北風(fēng)井乏 風(fēng)氧化裝置進(jìn)行煤礦工業(yè)性試驗(yàn)，已氧化甲烷l O萬(wàn)立方米，減排二氧化碳l 2 0 0噸。我 國(guó)煤礦抽放瓦斯利用率低主要是低濃度瓦斯利用不夠，而制約低濃度瓦斯利用的主要因素之 一就是技術(shù)。如果不在思維方法和技術(shù)上突破，這種局面將長(zhǎng)期持續(xù)下去。低濃度瓦斯的有
效利用必須解決的難題是 一是如何使實(shí)現(xiàn)低及極低濃度瓦斯向高濃度轉(zhuǎn)變，二是轉(zhuǎn)變過(guò)程 中必須不耗能或少耗能。
如果能將煤礦中排空的瓦斯氣體和空氣分離，并加以回收利用，無(wú)論是其社會(huì)效益，還 是經(jīng)濟(jì)效益，都將是非?？捎^的。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決煤礦中通風(fēng)排放和抽放排放的低濃度瓦斯造成的能源極大浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的破壞 問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種含氧低濃度瓦斯氣變換裝置，耗能極低或可不耗能，可以有效 從煤礦開采過(guò)程中的低濃度含空氣瓦斯氣中分離出較高濃度瓦斯氣，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的有效 利用，減少瓦斯對(duì)環(huán)境的污染。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，該實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置，包括有一個(gè)密閉的容器，其上設(shè)有低濃度含氧瓦斯氣進(jìn) 氣口，高濃度瓦斯排氣口以及空氣排放口。
為進(jìn)—步實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所述較高濃度瓦斯排氣口設(shè)在密閉性容器的頂部位置，低 濃度含空氣瓦斯氣進(jìn)氣口、空氣排放口設(shè)在容器的底端位置。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在所述密閉容器中可以設(shè)置一些減速擋板，加速瓦斯與含 氧空氣間的分離(分層)。
本實(shí)用新型的工作原理在于，利用瓦斯密度比空氣密度小的性質(zhì)，在靜止或低速狀態(tài)下， 在一定空間范圍內(nèi)，密度小的氣體與密度大的氣體會(huì)自動(dòng)分離，形成上下層狀分布，從而實(shí) 現(xiàn)瓦斯?jié)舛茸儩獾哪康?。具體做法是，將煤礦主扇排放或抽放的較大速度的低濃度含空氣瓦 斯氣(源料氣)引入到一個(gè)密封的容器中，通過(guò)設(shè)置的減速裝置將混合氣體的速度降至最低， 并經(jīng)過(guò)一定的距離，實(shí)現(xiàn)瓦斯與含氧空氣將上下分離。容器上端聚集的是濃度較高的瓦斯， 其濃度非常高，這部分氣體抽取出來(lái)，可以通過(guò)其他方式另行處理(發(fā)電、民用、液化、送 入輸氣主管等)，使其變廢為寶，有效利用；氧氣等其它混合氣體則通過(guò)排空口加以排出。高 濃度瓦斯氣出口與混合氣體的排空口的面積按一定的比例設(shè)計(jì)，可以保持含氧瓦斯氣(源氣) 收集、高濃度瓦斯氣抽取的流量連續(xù)。
本實(shí)用新型的原理比較簡(jiǎn)單，但卻具有非常大的實(shí)用性。
本實(shí)用新型的積極效果在于1、對(duì)于煤礦主扇排放或抽放的低濃度含空氣瓦斯氣體，通 過(guò)自動(dòng)分離，可以抽出較高濃度的瓦斯氣體供進(jìn)一步利用，避免了瓦斯排空造成的能源浪費(fèi)， 同時(shí)又大大減少對(duì)環(huán)境的污染；2、本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，便于廣泛應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是
圖1中的A-A剖視圖。 圖3是本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實(shí)用新型第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 其中標(biāo)號(hào)為
I- 密閉性容器 io-含氧瓦斯氣入口，
II- 高濃度瓦斯排氣口 ， 12-排空口 ， 13-減速擋板。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的原理是在含空氣瓦斯氣(源料氣)在密封的容器中，經(jīng)過(guò)低速分離，瓦斯 與含氧空氣將上下分離或者說(shuō)，容器中將上下分層。上層為高濃度的瓦斯，這部分氣體抽取 出來(lái)，可以通過(guò)其他方式另行處理(發(fā)電、民用、液化、送入輸氣主管等)，使其變廢為寶， 有效利用；為了使該裝置能夠持續(xù)運(yùn)作，底部主要是空氣，如果有瓦斯，則其含量也非常低， 這部分氣體可通過(guò)排空口加以排出。
本實(shí)用新型含氧瓦斯氣濃度變換器，如圖l所示的一個(gè)實(shí)施例中，包括一個(gè)密閉性的容 器1，其左側(cè)是含氧瓦斯氣(源氣)進(jìn)氣口 10，其采用水平進(jìn)氣方式，其中部頂端是高濃度 瓦斯排氣口 11,右側(cè)是低濃度含氧瓦斯氣排空口 12。
如圖2所示，為了加快瓦斯與含氧空氣間的分離(分層)，在密閉容器1中設(shè)置有減速擋 板13。
圖3、圖4時(shí)本實(shí)用新型專利的另外兩個(gè)實(shí)施例。其原理與
圖1相同。均設(shè)有含氧瓦斯 氣(源氣)進(jìn)氣口 10、高濃度瓦斯排氣口 11、低濃度含氧瓦斯氣排空口 12，高濃度瓦斯排 氣口 11均設(shè)在密閉容器1的頂端位置。
為了保持含氧瓦斯氣(源料氣)收集、高濃度瓦斯氣抽取的流量連續(xù)，本實(shí)用新型在使 用中應(yīng)至少包括兩組。
以上為本實(shí)用新M的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員能夠顯而易見(jiàn)地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種含氧瓦斯氣濃度變換器，其特征在于，包括有一個(gè)密閉性容器(1)，其上設(shè)有含氧瓦斯氣進(jìn)氣口(10)，高濃度瓦斯排氣口(11)以及排空口(12)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氧瓦斯氣濃度變換器，其特征在于所述高濃度瓦斯排氣口 (11)設(shè)在密閉性容器(1)的頂部位置，含氧瓦斯氣進(jìn)氣口 (10)、排空口 (12)設(shè)在密閉性容器(1)的底端位置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2要求所述的含氧瓦斯氣濃度變換器，其特征在于所述密閉性容器(11)中設(shè)置有減速擋板(13)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置，包括一個(gè)密閉容器，其上設(shè)有含氧瓦斯氣進(jìn)氣口、高濃度瓦斯排氣口和排空口。該裝置耗能極低或可不耗能，可以有效從煤礦開采過(guò)程中的低濃度含空氣瓦斯氣中分離出較高濃度瓦斯氣，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的有效利用，減少瓦斯對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)B01D53/00GK201175639SQ20082009260
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者軍 徐 申請(qǐng)人:徐 軍;章利呈