一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统
技术领域
本实用新型涉及煤矿节能减排、煤矿安全技术及工程领域，具体涉及一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统。
背景技术
煤矿在生产过程中，煤层中贮存的大量瓦斯会涌到采掘空间，为保证煤矿地下矿井中空气的安全、健康，需要向地下矿井鼓入大量新风，这些气流携带极低浓度的甲烷(低于0.75％)从地下经回风口排到大气里，俗称“风排瓦斯”或“乏风”。
尤其是在一些高瓦斯矿井，由于其工作面的瓦斯浓度远远超出《煤矿安全规程》所规定的标准，单纯采用通风的方法难以把工作面的瓦斯浓度控制在允许的范围内；在煤与瓦斯突出矿井，突出的危险也严重威胁着矿井工作人员的生命安全，制约着矿井的正常生产。在此情况下，必须采取瓦斯抽放的方式来改善矿井的安全生产状况，缓解生产压力。
为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤(岩)层中赋存或释放的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。
据统计，我国煤矿每年通过瓦斯抽放排入到大气中的甲烷总量在240亿立方米以上。甲烷气体具有很强的温室效应，相当于二氧化碳的25倍。甲烷在空气中的爆炸极限为5％～16％。煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于30％的瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于30％的瓦斯。我国60％以上的瓦斯是含甲烷30％以下的低浓度瓦斯，按煤矿安全规程要求，瓦斯浓度在30％以下的就不能进储气罐贮存，大部分直接对空排放。煤矿低浓度抽放瓦斯的直接排放一方面造成了不可再生资源的巨大浪费，另一方面也加剧了大气污染和温室效应。
现有的煤矿抽放瓦斯装置能够对低浓度抽放瓦斯实现采集与输送，但是存在瓦斯的氧化处理消除原来排放到大气中的甲烷，使之氧化为二氧化碳和水的过程中，会产生燃烧不充分和产生巨大的温室气体效应的缺陷。因此，如何安全有效的对煤矿低浓度抽放瓦斯进行采集与输送显得尤为重要。
现有的煤矿瓦斯泵站在排空管下方都预留有瓦斯利用的接口，一般只是设置一个三通和一个蝶阀。
在瓦斯氧化利用领域，通常需要对抽放瓦斯进行稀释处理，用于稀释的气体输送管道管径大，通常采用焊接方式，但是煤矿抽放泵站不允许在瓦斯泵站运行时，周边安全范围内使用明火，泵站又不能长时间处于停机状态。瓦斯输送管道过长又会增加安全隐患。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统。
为了实现上述目的，本实用新型提出了一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统，所述系统包括：抽放瓦斯输送管道，气体输送管道、其特征在于，还包括：抽采泵站抽放瓦斯利用关断阀、阻爆装置、第一抑爆装置、水封阻火泄爆装置；
所述气体输送管道负压输送不燃气体；
所述抽放瓦斯输送管道设置于瓦斯泵站排空管预留的瓦斯利用接口上；
所述抽放瓦斯输送管道上沿瓦斯气体流向设置有抽采泵站抽放瓦斯利用关断阀、阻爆装置、第一抑爆装置、水封阻火泄爆装置。
作为上述装置的一种改进，所述系统还包括抽放瓦斯采集管道；
所述抽放瓦斯输送管道分出两路，一路与抽放瓦斯采集管道的进气口连通，另一路与抽放瓦斯放散管的进气口连通。
作为上述装置的一种改进，所述系统还包括不燃气体采集口和混合气体输送管道；
所述不燃气体采集口与气体输送管道的进气口连通；
所述混合气体输送管道的进气口与气体输送管道的出气口连通。
作为上述装置的一种改进，所述系统还包括瓦斯利用设备和引风机；
所述瓦斯利用设备与混合气体输送管道的出气口连通；
所述引风机设置在混合气体输送管道上，与瓦斯利用设备进气口相连，使引风机前的混合气体输送管道、气体输送管道、抽放瓦斯采集管道内的气体压力为负压。
作为上述装置的一种改进，所述系统还包括导流板和掺混器；
所述气体输送管道和抽放瓦斯采集管道的交汇处，沿气体流向依次设置导流板和掺混器。
作为上述装置的一种改进，所述系统还包括瓦斯放散阀；
所述瓦斯放散阀设置在抽放瓦斯放散管的进气口处，用于调节管道压力，在瓦斯泵站运行时始终处于开启状态，瓦斯放散阀顶部排空管与大气连通，使得抽放瓦斯输送管道与大气保持连通。
作为上述装置的一种改进，所述抽放瓦斯采集管道沿气体流向还依次设置瓦斯调节阀和第二抑爆装置。
作为上述装置的一种改进，所述第一抑爆装置和第二抑爆装置根据第一火焰传感器和第二火焰传感器的火焰探测信号启动；
所述第一火焰传感器设置在抽放瓦斯采集管道出气口靠近导流板处；
所述第二火焰传感器设置在抽放瓦斯放散管出气口靠近瓦斯放散阀处。
与现有技术相比，本实用新型的优势在于：
1、本实用新型从瓦斯泵站排空管预留的瓦斯利用接口接引抽放瓦斯，解决了瓦斯输送管道与泵站原有管道连接时需要泵站停机的问题；瓦斯输送管道上设置有阻爆装置、抑爆装置、水封阻火泄爆装置等，解决了瓦斯掺混点距离泵站较远，瓦斯输送管道的安全问题；本实用新型利用引风机在气体采集管道内形成负压主动采集抽放瓦斯，掺混系统的启停对泵站正常运行没有任何影响。
2、在瓦斯泵站排空管引出的抽放瓦斯输送管道上设置了阻火泄爆、抑爆、阻爆三种不同原理的阻火防爆装置，并按照第一级阻火泄爆、第二级抑爆、第三级阻爆的顺序进行设防，增加了瓦斯泵站安全性。
3、不燃气体采集口可以设置在煤矿乏风扩散塔处采集煤矿乏风，也可以与热烟气管道连接采集热烟气，也可以直接采集大气。
附图说明
图1是本实用新型一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统结构示意图。
附图标记
1、煤矿地面抽采泵站2、抽放瓦斯排空管
3、抽采泵站抽放瓦斯排空阀4、抽采泵站抽放瓦斯利用关断阀
5、不燃气体采集口6、抽放瓦斯输送管道
7、抽放瓦斯采集管道8、瓦斯利用设备
9、气体输送管道10、混合气体输送管道
11、吹扫管道 12、阻爆装置
13、第一抑爆装置 14、水封阻火泄爆装置
15、瓦斯放散阀 16、第二火焰传感器
17、瓦斯调节阀 18、第二抑爆装置
19、第一火焰传感器 20、风源调节阀
21、压力传感器 22、导流板
23、掺混器 24、测量仪
25、甲烷浓度监测器 26、除雾脱水装置
27、吹扫阀 28、吹扫风机
29、隔离阀 30、引风机
31、吹扫排空阀 32、吹扫排空管
33、抽放瓦斯放散管
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种煤矿抽放瓦斯负压采集安全输送系统，包括：抽放瓦斯输送管道6、抽放瓦斯采集管道7、阻爆装置12、第一抑爆装置13、第二抑爆装置18、水封阻火泄爆装置14、瓦斯放散阀15、不燃气体采集口5、气体输送管道9、掺混器23、混合气体输送管道10、引风机30和瓦斯利用设备8；所述抽放瓦斯采集管道7的排气口与气体输送管道9连通，使得抽放瓦斯由抽放瓦斯采集管道7吸入至气体输送管道9，与气体输送管道9内的不燃气体经掺混器23掺混均匀后，通过混合气体输送管道10输送至瓦斯利用设备8进行利用。
抽放瓦斯输送管道6与煤矿抽放瓦斯排空管2连接；抽放瓦斯输送管道6上沿瓦斯气体流向设置有阻爆装置12、第一抑爆装置13、水封阻火泄爆装置14、瓦斯放散阀15；瓦斯放散阀15顶部排空管与大气连通，用于调节管道压力，并在运行过程中始终处于开启状态，保持抽放瓦斯输送管道6与大气连通。
抽放瓦斯采集管道7连接抽放瓦斯输送管道6与气体输送管道9，并设置有瓦斯调节阀17与第二抑爆装置18。第一抑爆装置13和第二抑爆装置18根据第一火焰传感器19和第二火焰传感器16的火焰探测信号启动。第一火焰传感器19设置在抽放瓦斯采集管道7出气口靠近导流板22处；第二火焰传感器16设置在抽放瓦斯放散管33出气口靠近瓦斯放散阀15处。
在煤矿瓦斯泵站运行，抽放瓦斯准备利用时，首先瓦斯调节阀17关闭、瓦斯放散阀15开启、煤矿地面抽采泵站1的抽放瓦斯排空管2上的抽采泵站抽放瓦斯排空阀3关闭，抽采泵站抽放瓦斯利用关断阀4开启，抽放瓦斯经抽放瓦斯输送管道6上设置的阻爆装置12、第一抑爆装置13、水封阻火泄爆装置14、瓦斯放散阀15向大气排空。
在煤矿瓦斯泵站运行，抽放瓦斯利用时，根据末端瓦斯利用设备8需求调节瓦斯调节阀17开度，利用抽放瓦斯采集管道7内负压将抽放瓦斯引至气体输送管道9与气体进行掺混。
当瓦斯利用设备8停运时，瓦斯调节阀17关闭、抽采泵站抽放瓦斯排空阀3开启，气体输送管道9和抽放瓦斯采集管道7内为常压，抽放瓦斯输送管道6由于设置有水封，瓦斯泵站排除的抽放瓦斯全部经抽放瓦斯排空阀3排向大气，瓦斯采集率为0％。
实施例2
本实用新型应用在一种煤矿乏风与抽放瓦斯安全掺混系统中，如图1所示，还包括：
泵站采集部分：抽放瓦斯排空管2和抽采泵站抽放瓦斯排空阀3；抽放瓦斯排空管2的下端口与煤矿地面抽采泵站1连通，抽采泵站抽放瓦斯排空阀3设置于抽放瓦斯排空管2的末端；
掺混部分：混合气体输送管道10沿气体流向依次设置甲烷浓度监测器25和除雾脱水装置26。通过甲烷浓度连续在线监测，对抽放瓦斯输送管道6上设有的瓦斯放散阀15进行闭环自动调节。除雾脱水装置26内通过平行排列的波纹板形成若干个供气流输送的通道，用于将脱除水滴后的气体送入瓦斯利用设备8内。混合气体输送管道10在掺混器23的下游设有测量仪24，该测量仪24通过显示的监测值，对引风机30进行闭环变频控制，实现混合气体输送管道10内气体流量的控制。引风机30与瓦斯利用设备8进气口相连，使引风机30前的混合气体输送管道10、气体输送管道9、抽放瓦斯采集管道7内的气体压力为负压。混合气体输送管道10在靠近引风机30入口的一侧设有隔离阀29，该隔离阀29通过甲烷浓度监测器25的监测结果控制其开关，当甲烷浓度监测器25所监测甲烷体积浓度超过预设的阈值时，隔离阀29快速关闭，使得瓦斯利用设备8与混合气体输送管道10彻底隔离。混合气体输送管道10在隔离阀29的上游设有吹扫管道11，吹扫管道11的上端口直接与大气连通，该吹扫管道11上设有吹扫阀27和吹扫风机28；当瓦斯利用设备8停运后，通过闭环控制吹扫阀27开启及吹扫风机28启动，利用吹扫风机28产生的正压利用室外空气对混合气体输送管道10、气体输送管道9内气体进行置换。
乏风部分：气体输送管道9沿气体走向依次设置风源调节阀20、吹扫排空管32和压力传感器21，在气体输送管道9和吹扫排空管32交汇处设置吹扫排空阀31。
利用上述掺混处理系统能够将煤矿井中的乏风及抽放瓦斯进行安全采集、掺混与输送，为蓄热式高温氧化等后续利用项目提供安全气源，将彻底氧化产物排放至大气环境中。
实施例3
本实用新型应用的不燃气体采集口可以设置在煤矿乏风扩散塔处采集煤矿乏风，也可以与热烟气管道连接采集热烟气，也可以直接采集大气。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
