[发明专利]一种超低浓度瓦斯安全掺混装置及方法

说明书

本发明涉及一种超低浓度瓦斯安全掺混装置及方法，包括依次相连通的入口法兰、入口管道、变窄管道、出口管道、出口法兰；其中入口管道与出口管道为直径相等的常规管道，变窄管道连接入口管道一侧直径与入口管道相同，连接出口管道一侧直径小，变窄管道与出口管道的连接处管道直径突变；所述变窄管道外壁上设有一圈环状管道，所述环状管道、变窄管道密封连接处设有一圈连通环状管道内腔与变窄管道内腔的缝隙；所述缝隙将高浓度瓦斯喷入流动中的低浓度瓦斯，进行掺混。本发明提出一种根据装置输出的瓦斯浓度来调整掺混比例的方法，根据该方法，可以使掺混输出的瓦斯浓度稳定在1.2％左右，防止爆炸，并且可以定期对系统进行准确性矫正。

技术领域

本发明属于低浓度瓦斯利用技术领域，具体涉及一种超低浓度瓦斯安全掺混装置及利用该装置的方法。

背景技术

蓄热氧化是一种处理甲烷浓度低(0.5％左右)、富集难、气量大的煤矿通风瓦斯重要的、具有发展前景的技术。基于蓄热氧化技术的蓄热氧化装置在实际运行中，由于通风瓦斯甲烷浓度过低(＜0.3％)且波动大，不利于氧化装置的稳定运行；同时，考虑到用户(矿区)对冷、热、电等用能的需求，通常须在浓度极低通风瓦斯气体中掺混甲烷浓度较高的抽采瓦斯(约3％-5％)，一方面保证瓦斯气体浓度维持在较稳定的数值，另一方面保证甲烷氧化释放的热量通过回收利用满足用户用能需求。

然而，在实现掺混过程中，往往受场地面积、条件以及经济性等因素影响，掺混后的瓦斯在进入流量监测点、浓度监测点、氧化装置所流经布置的管道长度有限，很难实现均匀掺混，影响浓度在线监测、流量测量的准确性，造成混合气体热值分布不均、分层现象，影响蓄热氧化装置温度场的稳定性，且浓度监测误差伴有安全隐患。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构合理，掺混效果良好的超低浓度瓦斯安全掺混装置以及其方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超低浓度瓦斯安全掺混装置，包括依次相连通的入口法兰、入口管道、变窄管道、出口管道、出口法兰；其中入口管道与出口管道为直径相等的常规管道，变窄管道连接入口管道一侧直径与入口管道相同，连接出口管道一侧直径小，变窄管道与出口管道的连接处管道直径突变；

所述变窄管道外壁上设有一圈环状管道，所述环状管道、变窄管道密封连接处设有一圈连通环状管道内腔与变窄管道内腔的缝隙；

所述环状管道内腔连接一个电控变阻阀，所述电控变阻阀的另一端连接高浓度管道，为高浓度瓦斯的进气通道。

高浓度瓦斯从高浓度管道进入，经过电控变阻阀控制流速，经环状管道分散到变窄管道的外围，由于缝隙相对环状管道阻力大，所以一圈缝隙各处流速基本相同；且缝隙较细，所以流速大可以喷射至变窄通道所有位置。

本装置进一步改进在于，还包括设于出口管道内截面的固定网，所述固定网与出口管道内壁相连，还包括安装在固定网中心的圆锥体，所述圆锥体的锥方向朝向入口管道；所述固定网有进一步分散混合气体的作用，也起固定作用；所述圆锥体可以进一步产生大范围扰流，促进瓦斯的混合。

本装置进一步改进在于，还包括设于出口法兰两端相对的激光发射器与激光接收器；激光测甲烷浓度为常用技术手段，通常选择1.65um波长的激光器进行测试，该波长激光被甲烷吸收率非常高，测试数据精确。

还包括比例控制器，所述比例控制器包括处理模块、数模转换器、驱动模块、与处理模块相连的存储模块；

所述激光接收器的输出端连接模数转换器的模拟输入口，模数转换器的数字输出口连接处理模块的输入端口；

所述处理模块的输出端口连接驱动模块的控制端口，驱动模块的输出端口连接电控变阻阀的电控端子。

利用本发明提出的装置进行超低浓度瓦斯安全掺混的方法，包括以下步骤：