本發(fā)明涉及氣動摻混技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤礦瓦斯摻混裝置。

背景技術(shù)：

蓄熱氧化是一種處理甲烷濃度低(＜0.75％)、富集難、氣量大的煤礦通風(fēng)瓦斯重要的、最具發(fā)展前景的技術(shù)。基于蓄熱氧化技術(shù)的蓄熱氧化裝置在實際運行中，由于通風(fēng)瓦斯甲烷濃度過低(＜0.3％)且波動大，不利于氧化裝置的穩(wěn)定運行；同時，考慮到用戶(礦區(qū))對冷、熱、電等用能的需求，通常須在濃度極低通風(fēng)瓦斯氣體中摻混甲烷濃度較高的抽采瓦斯(約8～30％)，一方面保證瓦斯氣體濃度維持在較穩(wěn)定的數(shù)值，另一方面保證甲烷氧化釋放的熱量通過回收利用滿足用戶用能需求。

然而，在實現(xiàn)摻混過程中，往往受場地面積、條件以及經(jīng)濟性等因素影響，摻混后的瓦斯在進入流量監(jiān)測點、濃度監(jiān)測點、氧化裝置所流經(jīng)布置的管道長度有限，很難實現(xiàn)均勻摻混，影響濃度在線監(jiān)測、流量測量的準(zhǔn)確性，造成混合氣體熱值分布不均、分層現(xiàn)象，影響蓄熱氧化裝置溫度場的穩(wěn)定性，且濃度監(jiān)測誤差伴有安全隱患。

直接管道交叉摻混是最簡單常見的摻混方式，這種摻混方式往往應(yīng)用于對氣體濃度均勻性要求不高或者摻混后經(jīng)長距離輸送的場合。專利《一種利用文丘里引射器摻混煤礦瓦斯氣的裝置》(CN201367915Y)中所述的引射摻混，得益于一股高速射流氣體的卷吸作用，這種摻混方式不適合管徑較大場合的摻混。專利《一種利用靜態(tài)混合器摻混煤礦瓦斯氣的裝置》(CN201375883Y)和專利《旋流摻混裝置》(CN105032225A)中提到的擾流網(wǎng)或折流板形式摻混和旋流葉片摻混是能夠?qū)崿F(xiàn)較好的摻混均勻度的方法，適用于對摻混均勻度要求較高的場合。但同時，其結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，摻混段本身較長，對空間布置有一定影響，這兩種摻混方式的壓損相對要大一些；專利《乏風(fēng)氧化裝置瓦斯氣摻混進氣系統(tǒng)》(CN201424957Y)中，摻混氣管周布形式的摻混相比于折流板、旋流摻混方式壓損較低，也能實現(xiàn)較好的摻混，但同樣其構(gòu)造繁瑣，工程現(xiàn)場裝配較為復(fù)雜。

以上各種摻混方式均不同程度的存在有結(jié)構(gòu)繁瑣、工程現(xiàn)場裝備復(fù)雜，摻混距離長、摻混過程壓損較大等問題，尤其在通風(fēng)瓦斯大管徑摻混應(yīng)用場合不具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝簡便的工程優(yōu)勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種煤礦瓦斯摻混裝置。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種煤礦瓦斯摻混裝置，包括：入口法蘭1、摻混進氣管2、環(huán)形管組3、出口法蘭4和管道本體6；其中，所述入口法蘭1和出口法蘭4固定于所述管道本體6兩端，所述管道本體6通過所述入口法蘭1和出口法蘭4與通風(fēng)瓦斯管道連接；所述環(huán)形管組3包括位于管道本體內(nèi)部的至少一個環(huán)形管，所述摻混進氣管2穿過管道本體的管壁與環(huán)形管連通；上游通風(fēng)瓦斯管道的通風(fēng)瓦斯經(jīng)入口法蘭1進入管道本體6，抽采瓦斯通過摻混進氣管2和環(huán)形管進入管道本體6，抽采瓦斯與通風(fēng)瓦斯在管道本體6內(nèi)摻混，摻混后的氣體由出口法蘭4進入下游通風(fēng)瓦斯管道。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的煤礦瓦斯摻混裝置具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明的煤礦瓦斯摻混裝置結(jié)構(gòu)簡單，僅需在摻混裝置本體上開兩個孔安裝摻混進氣管，簡化了制作加工程序，易于加工制造，便于工程現(xiàn)場裝配，免維護；

(2)其依靠通風(fēng)瓦斯和抽采瓦斯的自身氣動特性進行摻混，不需要消耗外部能源；

(3)摻混速度快，摻混均勻度高，提高了均勻摻混速度，可大幅縮短摻混距離，有力地保證了下游甲烷濃度檢測和流量檢測的準(zhǔn)確性、氧化裝置的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的安全性；

(4)摻混過程中通風(fēng)瓦斯管道的阻力損失小，即被摻混管道的壓損小，特別適合于工程中不同濃度瓦斯大管徑條件下的摻混，并能減小風(fēng)機電耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例煤礦瓦斯摻混裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【符號說明】

1-入口法蘭；2-摻混進氣管；3-環(huán)形管組；4-出口法蘭；5-氣體噴射孔；6-管道本體；21-配氣段；22-第一分支段；23-第二分支段；31-第一環(huán)形管；32-第二環(huán)形管。

具體實施方式

本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦瓦斯摻混裝置，其可以將抽采瓦斯摻混到通風(fēng)瓦斯中去，并能快速實現(xiàn)濃度均勻分布。該裝置依靠兩種氣體自身的氣動特性實現(xiàn)摻混，不消耗外部能量。依托于環(huán)形管組以及摻混旋流孔的合理布置和結(jié)構(gòu)，摻混過程中的通風(fēng)瓦斯主管道阻力損失小、混合速度快且均勻，可大幅縮短摻混距離，保證下游甲烷濃度檢測、流量檢測的準(zhǔn)確性、氧化裝置的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的安全性。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，功能實用，易于加工制造，免維護，尤其適用于蓄熱氧化裝置前抽采瓦斯與通風(fēng)瓦斯的摻混。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

在本發(fā)明實施例中，如圖1所示，提供了一種煤礦瓦斯摻混裝置，其包括入口法蘭1、摻混進氣管2、環(huán)形管組3、出口法蘭4和管道本體6；其中，

入口法蘭1和出口法蘭4固定于管道本體6兩端，管道本體6通過入口法蘭1和出口法蘭4與通風(fēng)瓦斯管道連接，上游通風(fēng)瓦斯管道內(nèi)的通風(fēng)瓦斯經(jīng)入口法蘭1進入管道本體6；

摻混進氣管2包括：配氣段21和兩個分支段，即第一分支段22和第二分支段23，環(huán)形管組3包括：同軸排列的第一環(huán)形管31和第二環(huán)形管32，第一環(huán)形管31和第二環(huán)形管32位于管道本體6內(nèi)部，其中心軸與管道本體6軸線平行，二者位于不同軸線位置且相距預(yù)定距離，第一分支段22和第二分支段23穿過管道本體6的管壁，分別與第一環(huán)形管31和第二環(huán)形管32連通，第一環(huán)形管31和第二環(huán)形管32的管壁分別設(shè)有一組氣體噴射孔5。其中，第一分支段22、第二分支段23與管道本體6管壁的連接處采用焊接或法蘭固定。

本發(fā)明實施例的煤礦瓦斯摻混裝置，上游通風(fēng)瓦斯管道內(nèi)的通風(fēng)瓦斯經(jīng)入口法蘭1進入管道本體6，抽采瓦斯通過摻混進氣管2進入環(huán)形管組3，并由第一環(huán)形管31和第二環(huán)形管32上氣體噴射孔5噴出，與通風(fēng)瓦斯在管道本體6內(nèi)摻混，摻混后的氣體由出口法蘭4進入下游通風(fēng)瓦斯管道。

由此可見，本發(fā)明實施例的煤礦瓦斯摻混裝置，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單，僅需在管道本體上開兩個孔安裝摻混進氣管，簡化了制作加工程序，易于加工制造，便于工程現(xiàn)場裝配，免維護；并且其依靠通風(fēng)瓦斯和抽采瓦斯的自身氣動特性進行摻混，不需要消耗外部能源。

如表1所示，為在相同條件下，本發(fā)明煤礦瓦斯摻混裝置與現(xiàn)有技術(shù)六根進氣管周向布置結(jié)構(gòu)的摻混裝置關(guān)于甲烷與空氣摻混的結(jié)果對比。以距離摻混起點5米處的下游管道截面為例，周向布置結(jié)構(gòu)的摻混裝置的摻混不均勻度為0.62，本發(fā)明煤礦瓦斯摻混裝置的摻混不均勻度為0.18；而當(dāng)使用本發(fā)明煤礦瓦斯摻混裝置，下游管道的摻混不均勻度達到0.62的截面距離摻混起點的距離僅為1.3米，相比于周向布置結(jié)構(gòu)的摻混裝置，摻混距離縮短了3.7米。

表1

由此可見，本發(fā)明實施例的煤礦瓦斯摻混裝置，摻混速度快，摻混均勻度高，提高了均勻摻混速度，可大幅縮短摻混距離，有力地保證了下游甲烷濃度檢測和流量檢測的準(zhǔn)確性、氧化裝置的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的安全性；而且縮短摻混距離不僅節(jié)省了空間，更有利于下游的上述檢測的準(zhǔn)確性和裝置的穩(wěn)定性、安全性；摻混過程中通風(fēng)瓦斯管道的阻力損失小，即被摻混管道的壓損小，特別適合于工程中不同濃度瓦斯的大管徑條件下的摻混。

在本發(fā)明實施例的煤礦瓦斯摻混裝置中，氣體噴射孔在環(huán)形管的圓周方向上均勻分布，對氣體噴射孔的數(shù)目以及直徑本發(fā)明并不加以限定，其可根據(jù)工程實際情況進行選擇，以達到所需摻混效果。優(yōu)選地，氣體噴射孔5是旋流噴射孔，即氣體噴射孔的延伸方向與環(huán)形管的徑向具有預(yù)定角度，以形成旋流噴射孔，旋流噴射孔可以增加抽采瓦斯噴射時的旋流卷吸作用，進一步加強摻混效果。優(yōu)選地，第一環(huán)形管和第二環(huán)形管的氣體噴射孔在圓周方向上交錯布置，即在垂直于第一環(huán)形管和第二環(huán)形管中心軸的截面上，第一環(huán)形管氣體噴射孔在該截面上的投影與第二環(huán)形管氣體噴射孔在該截面上的投影相間排列，例如，在第一環(huán)形管氣體噴射孔中，若其中兩個氣體噴射孔位于12點和2點位置，則第二環(huán)形管氣體噴射孔中的兩個氣體噴射孔位于1點和3點位置，以此類推。

雖然在本發(fā)明實施例的煤礦瓦斯摻混裝置中，環(huán)形管組3具有兩個環(huán)形管，摻混進氣管2具有兩個分支段，但本發(fā)明并不限于此。環(huán)形管組3可以包括一個或多個環(huán)形管，環(huán)形管的直徑、管腔的直徑以及多個環(huán)形管相距的預(yù)定距離可根據(jù)工程實際情況進行設(shè)置，可以相同也可以不同，當(dāng)多個環(huán)形管的直徑各不相同時，多個環(huán)形管可以位于不同軸線位置，也可以位于同一軸線位置，形成同心環(huán)結(jié)構(gòu)；相應(yīng)地，摻混進氣管2也具有與環(huán)形管數(shù)量對應(yīng)的多個分支段，每一分支段連通一環(huán)形管，以實現(xiàn)管道內(nèi)更均勻、更快速地摻混。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本實施例進行了詳細描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明的煤礦瓦斯摻混裝置有了清楚的認(rèn)識。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換，例如：

(1)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍；

(2)上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。

綜上所述，本發(fā)明提供一種煤礦瓦斯摻混裝置，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)簡單，僅需在管道本體上開兩個孔安裝摻混進氣管，簡化了制作加工程序，易于加工制造，便于工程現(xiàn)場裝配，免維護；并且其依靠通風(fēng)瓦斯和抽采瓦斯的自身氣動特性進行摻混，不需要消耗外部能源；摻混速度快，摻混均勻度高，提高了均勻摻混速度，可大幅縮短摻混距離，有力地保證了下游甲烷濃度檢測和流量檢測的準(zhǔn)確性、氧化裝置的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的安全性；而且縮短摻混距離不僅節(jié)省了空間，而且更有利于下游的上述檢測的準(zhǔn)確性和裝置的穩(wěn)定性、安全性；摻混過程中通風(fēng)瓦斯管道的阻力損失小，即被摻混管道的壓損小，特別適合于工程中不同濃度瓦斯的大管徑條件下的摻混。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。