[发明专利]煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集风方法，特别涉及一种在不影响煤矿主要通风机工况的前提下，能有效收集煤矿主要通风机扩散器顶部乏风瓦斯的方法及装置，属于煤矿配套设备领域。

背景技术

研究表明，我国绝大部分的矿井瓦斯是通过乏风的形式排入大气的。资料显示，2010年我国煤矿瓦斯涌出量约为200亿m³左右，涌出量相当于每年有1800万吨原油或3000万吨的标准煤被白白浪费。不仅如此，乏风中甲烷产生的温室效应是CO₂的21倍，对大气臭氧层的破坏能力约为CO₂的7倍。将煤矿乏风瓦斯直接排放到大气中，一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，另一方面，加剧了大气污染和温室气体效应。

从20世纪90年代开始，为了减少温室气体排放量和洁净能源的有效利用，国内外研究机构开展了煤矿乏风瓦斯利用技术的开发与应用研究。在矿井乏风瓦斯的利用技术中均涉及到对煤矿乏风气体的收集，而煤矿乏风集风研究作为瓦斯富集技术开发与应用最前面的环节，在不影响矿井主要通风机工况的情况下，实现矿井主要通风机扩散器排风口与集风装置及管道的对接，在煤矿乏风瓦斯富集与利用技术中具有重要的意义。

发明内容

鉴于上述现有情况，本发明旨在提供一种能够在最小程度影响煤矿主要通风机工况的前提下，利用风机扩散器顶部出口损失的动能，有效而又最大程度的收集煤矿乏风瓦斯的方法和装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的方法，沿着煤矿主要通风机扩散器顶部出口的风流方向固定集风罩，使集风罩与扩散器顶部出口间保持一定的连接距离；将集风罩的出口与集风管道连通，利用煤矿主要通风机扩散器顶部出口的动能损失及具有光滑内壁的集风罩进行乏风瓦斯收集，并经集风管道传输后，实现乏风瓦斯的连续收集过程。

所述采用的集风管道为前粗后细的变径管，变径管内壁保持光滑平整。

所述集风罩入口面积为：

S_集∶S_扩＝Q_集∶Q_扩

S_集——集风罩的入口面积；S_扩——扩散器的出口面积；Q_集——集风罩的集风量；

Q_扩——扩散器出口的排风量。

所述集风罩与扩散器顶部出口的距离为1-S米，S的计算公式为：

QQ0=2.2(αsr0+0.294)]]>

其中，Q-射流主体段的流量；

Q₀-射流初始段的流量；

r₀-扩散器出口当量半径r0=ABA+B;]]>

A、B-扩散器出口的长度和宽度：

s-射流轴线上集风罩距离扩散器出口的轴向距离；

α-湍流系数；

取Q/Q₀≈1。

一种煤矿主要通风机扩散器顶部收集乏风瓦斯的装置，包括集风罩、集风管道和连接支架，集风管道连接在集风罩的出口上，集风罩通过连接支架固定在煤矿主要通风机扩散器顶部出口的风流方向延长线上，集风罩内表面为光滑曲线。

所述集风管道为变径管，变径管的大端连接在集风罩的出口上。

所述集风罩对应于扩散器顶部出口的垂直上方或斜上方。

所述连接支架为可调节长度的连接螺杆，连接螺杆的两端分别连接在扩散器顶部出口和集风罩的入口上。