專利名稱：旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦乏風瓦斯氧化裝置的供氣設備，尤其涉及一種煤礦乏風瓦斯氧化裝置的抽采瓦斯、乏風瓦斯或空氣的螺旋葉片旋流式稀釋混合器，屬于超低濃度甲烷熱逆流氧化和低密度能量回收技術領域。
背景技術：
全球范圍內(nèi)采煤每年釋放的甲烷量約49Mt，約占全球范圍內(nèi)甲烷排放總量的9% 左右。甲烷在大氣中的濃度是各溫室氣體中增長最快的一個，因其強烈的溫室效應，甲烷的排放必須受到有效的控制。我國每年抽采瓦斯約為50多億立方米。其中利用的抽采瓦斯僅占1/4 1/3，其余都處于排空狀態(tài)。特別是濃度低于8%的低濃度抽采瓦斯無法進行民用或發(fā)電利用，只有排空。這些被排入到大氣中的甲烷不僅造成嚴重的大氣污染，而且極大地浪費了能源。煤礦乏風熱逆流氧化裝置是對超低濃度甲烷進行利用的先進技術，可以將抽采瓦斯與空氣或者煤礦乏風瓦斯混合稀釋后送入氧化裝置內(nèi)進行氧化利用。為了保證煤礦乏風瓦斯氧化裝置安全運行，要求進入氧化裝置氧化床的瓦斯氣體濃度要遠遠低于瓦斯的爆炸極限，一般來說要小于1. 5%，不能出現(xiàn)局部過濃現(xiàn)象。螺旋葉片旋流式混合器是該氧化裝置中保證抽采瓦斯與空氣或者煤礦乏風瓦斯混合均勻性的關鍵部件，可以配制出甲烷濃度為0. 3% 1. 2%的混合氣，其性能好壞在很大程度上影響甲烷的轉化率、裝置的穩(wěn)定性、 經(jīng)濟性和安全性。在專利“氧化裝置瓦斯氣摻混進氣系統(tǒng)”(CN200920025062. 2)中，瓦斯混合器的主管和副管設計比較復雜，而且高濃度的瓦斯氣體360°范圍內(nèi)從很細的副管進入瓦斯進氣主管，增加了高濃度瓦斯與壁面摩擦發(fā)生爆炸的危險。在專利“煤礦抽采瓦斯與乏風瓦斯的混合器” (CN 201010274136. 3)中，混合器的結構復雜而且其均布小孔的瓦斯引射管的圓錐尾管會帶來很大的流動阻力，增加輸運瓦斯的能耗。除此之外，目前還未見有結構和性能都比較完善的瓦斯稀釋混合器。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能克服上述缺陷，彌補現(xiàn)有煤礦乏風瓦斯氧化裝置供氣技術的不足，提供一種將抽采瓦斯、乏風瓦斯或空氣均勻混合，并且降低到安全的濃度的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器。其技術方案為一種旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，包括管狀的殼體和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管和安裝在入口管出口端的擴張管，其中入口管為90°彎管、入口端設置在殼體外，入口管靠近入口端的直管段垂直穿入殼體內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設置在殼體內(nèi)，與擴張管相連并且朝向殼體的出口端，其特征在于增設內(nèi)螺旋葉片、外螺旋葉片、加強筋和導流錐，其中導流錐為錐體結構，位于擴張管內(nèi)、尖頭背向擴張管的出口端，擴張管、殼體與導流錐之間經(jīng)過加強筋固定連接，入口管靠近出口端的直管段、擴張管和導流錐的軸線位于殼體的軸心，內(nèi)螺旋葉片安裝于入口管靠近出口端的直管段內(nèi)，外螺旋葉片安裝在入口管靠近出口端的直管段與殼體內(nèi)壁圍成的環(huán)形空腔內(nèi)。所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，殼體和入口管的管徑不變，擴張管采用內(nèi)徑漸大的變徑管，擴張管的擴張角度在30°到90°之間，擴張管的出口端截面積在殼體截面積的50% -80%之間。所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，入口管的彎頭至擴張管出口端之間的軸向距離不小于入口管管徑的6倍。所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于擴張管的出口端與殼體出口端之間的軸向距離不低于殼體管徑的2倍。所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于內(nèi)螺旋葉片和外螺旋葉片的旋轉方向相同，內(nèi)螺旋葉片與入口管出口端的直管段的內(nèi)壁相切，外螺旋葉片與入口管出口端的直管段的外壁和殼體的內(nèi)壁相切。所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于殼體與上游和下游管道焊接，入口氣體為空氣或乏風瓦斯，入口管入口端與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點是1、內(nèi)、外螺旋葉片使擴張管出口內(nèi)側的高濃度瓦斯和外側的空氣或煤礦乏風氣體有同向的切向旋流速度，切向旋轉產(chǎn)生的離心力有助于將中心區(qū)的高濃度瓦斯向周邊輸運，使內(nèi)側的抽采瓦斯和外側的空氣或煤礦乏風氣體在很短的時間和距離內(nèi)達到混合均勻。2.本混合器可安裝于引風機的入口管路，利用管路負壓抽吸抽采瓦斯，同時擴張管使得管內(nèi)和管外的氣體流速拉開差距，管外的空氣或煤礦乏風氣體流速比管內(nèi)的抽采瓦斯流速高，對管內(nèi)的抽采瓦斯具有引射作用，減少抽采瓦斯的輸送功耗，降低了煤礦井下通風系統(tǒng)改造的成本。3、抽采瓦斯從管路中心引入，空氣或乏風瓦斯從管路外圍引入，在混合均勻之前壁面附近的瓦斯?jié)舛群艿?，避免了局部高濃度瓦斯氣體與壁面摩擦爆炸的危險。
圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。圖2是圖1所示實施例的A向側視圖。圖3是圖1所示實施例的B-B剖視圖。圖中1、殼體2、加強筋3、導流錐4、擴張管5、入口管6、外螺旋葉片7、內(nèi)螺旋葉片具體實施方式
在圖1-3所示的實施例中包括管狀的殼體1、瓦斯引射管、內(nèi)螺旋葉片7、外螺旋葉片6、加強筋2和導流錐3，瓦斯引射管包括入口管5和安裝在入口管5出口端的擴張管 4，其中殼體1和入口管5的管徑不變，擴張管4采用內(nèi)徑漸大的變徑管、擴張角度為60°， 擴張管4的出口端截面積是殼體1截面積的65%、出口端與殼體1出口端之間的軸向距離是殼體1管徑的3倍，入口管5為90°彎管、彎頭至擴張管4出口端之間的軸向距離不小于入口管5管徑的6倍；入口管5的入口端設置在殼體1外，入口管5靠近入口端的直管段垂直穿入殼體1內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設置在殼體1內(nèi)，與擴張管4相連并且朝向殼體1的出口端；導流錐3為錐體結構，位于擴張管4內(nèi)、尖頭背向擴張管4的出口端，擴張管4、 殼體1與導流錐3之間經(jīng)過加強筋2固定連接，入口管5靠近出口端的直管段、擴張管4和導流錐3的軸線位于殼體1的軸心，內(nèi)螺旋葉片7安裝于入口管5靠近出口端的直管段內(nèi)， 外螺旋葉片6安裝在入口管5靠近出口端的直管段與殼體1內(nèi)壁圍成的環(huán)形空腔內(nèi)。內(nèi)螺旋葉片7和外螺旋葉片6的旋轉方向相同，內(nèi)螺旋葉片7與入口管5出口端的直管段的內(nèi)壁相切，外螺旋葉片6與入口管5出口端的直管段的外壁和殼體1的內(nèi)壁相切。殼體1與上游和下游管道焊接，入口氣體為乏風瓦斯，入口管5入口端與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。
權利要求1.一種旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，包括管狀的殼體(1)和瓦斯引射管，瓦斯引射管包括入口管(5)和安裝在入口管(5)出口端的擴張管G)，其中入口管(5)為90°彎管、入口端設置在殼體⑴夕卜，入口管(5)靠近入口端的直管段垂直穿入殼體⑴內(nèi)、靠近出口端的直管段水平設置在殼體⑴內(nèi)，與擴張管⑷相連并且朝向殼體⑴的出口端，其特征在于增設內(nèi)螺旋葉片(7)、外螺旋葉片(6)、加強筋(2)和導流錐(3)，其中導流錐(3) 為錐體結構，位于擴張管內(nèi)、尖頭背向擴張管的出口端，擴張管、殼體(1)與導流錐⑶之間經(jīng)過加強筋⑵固定連接，入口管(5)靠近出口端的直管段、擴張管⑷和導流錐⑶的軸線位于殼體⑴的軸心，內(nèi)螺旋葉片⑵安裝于入口管(5)靠近出口端的直管段內(nèi)，外螺旋葉片(6)安裝在入口管(5)靠近出口端的直管段與殼體(1)內(nèi)壁圍成的環(huán)形空腔內(nèi)。
2.如權利要求1所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于殼體(1)和入口管( 的管徑不變，擴張管(4)采用內(nèi)徑漸大的變徑管，擴張管(4)的擴張角度在30°到 90°之間，擴張管⑷的出口端截面積在殼體(1)截面積的50% -80%之間。
3.如權利要求1所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于入口管(5)的彎頭至擴張管出口端之間的軸向距離不小于入口管(5)管徑的6倍。
4.如權利要求1所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于擴張管(4)的出口端與殼體(1)出口端之間的軸向距離不低于殼體(1)管徑的2倍。
5.如權利要求1所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于內(nèi)螺旋葉片(7) 和外螺旋葉片(6)的旋轉方向相同，內(nèi)螺旋葉片(7)與入口管(5)出口端的直管段的內(nèi)壁相切，外螺旋葉片(6)與入口管(5)出口端的直管段的外壁和殼體(1)的內(nèi)壁相切。
6.如權利要求1所述的旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，其特征在于殼體(1)與上游和下游管道焊接，入口氣體為空氣或乏風瓦斯，入口管(5)入口端與上游管道焊接，入口氣體為抽采瓦斯。
專利摘要本實用新型涉及一種旋流式煤礦抽采瓦斯稀釋混合器，包括殼體、入口管和擴張管，入口管為90°彎管，入口端設置在殼體外，入口端的直管段垂直穿入殼體內(nèi)，出口端的直管段水平設置在殼體內(nèi)，與擴張管相連朝向殼體的出口端，其特征在于增設內(nèi)螺旋葉片、外螺旋葉片、加強筋和導流錐，其中導流錐為錐體結構，位于擴張管內(nèi)、尖頭背向擴張管的出口端，擴張管、殼體與導流錐之間經(jīng)過加強筋固定連接，入口管靠近出口端的直管段、擴張管和導流錐的軸線位于殼體的軸心，內(nèi)螺旋葉片安裝于入口管靠近出口端的直管段內(nèi)，外螺旋葉片安裝在入口管靠近出口端的直管段的外壁與殼體內(nèi)壁圍成的環(huán)形空腔內(nèi)。本實用新型具有安全保護，抽采瓦斯輸送能耗低等優(yōu)點。
文檔編號E21F7/00GK202176360SQ20112030886
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2011年8月23日
發(fā)明者劉永啟, 劉瑞祥, 尤彥彥, 毛明明, 高振強 申請人:山東理工大學