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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,低浓度瓦斯输送安全保障技术,胡千庭,煤炭科学研究总院重庆研究院,2009.9.3,南昌,全国煤矿瓦斯防治工作会议,政策解读材料之三,1,一、背 景,近些年我国煤矿瓦斯抽采量迅速上升，,2005,年,23.5,亿,m,3,，,2008,年已达到,52,亿,m,3,。然而，约,80%,的瓦斯是采用卸压抽和采空区抽瓦斯的方法获得，抽出瓦斯的浓度较低，,55%,以上的抽采瓦斯浓度低于,30%,（定义为低浓度瓦斯）。,低浓度瓦斯接近燃烧爆炸浓度限，出于安全性考虑，现行规程规定：浓度低于,30%,的瓦斯不得利用。,使得,抽采瓦斯的利用率在逐年下降。不符合节能减排和循环经济的发展思路。,2,一、背 景,近些年低浓度瓦斯发电技术的发展，使得煤矿利用低浓度瓦斯的积极性高涨，目前全国已安装数百套瓦斯发电机组，其中不乏利用浓度低于,30%,的瓦斯，存在安全隐患；,低浓度瓦斯即使不利用，在排放、输送和抽采过程同样存在重大安全隐患；因而国外基本上不抽低浓度瓦斯，而我国近期内难以做到；,因而，研究低浓度瓦斯抽采、输送、利用、排放环节的安全保障技术并形成系列标准能有效规范低浓度瓦斯抽采、排放、输送和发电利用各环节的安全行为，促进瓦斯抽采利用产业的迅速发展，提升中国节能减排的技术水平。,3,二、技术思路,前提,浓度低于,30%,的瓦斯必然存在燃烧和爆炸危险；,瓦斯内燃机发电的原理主要是利用瓦斯的爆炸特性；,低浓度瓦斯输送及内燃机发电系统示意,抽瓦斯泵,内燃机组,排空管,输送管,低浓度,瓦斯源,4,二、技术思路,技术关键,控制内燃机内部的爆炸仅局限于内燃机内部，确保不向外传播蔓延；,控制井下低浓度瓦斯抽采过程中尽可能避免遇到火源，万一遇到火源也要确保燃烧爆炸不向输送管路中传播蔓延；,控制低浓度瓦斯排放过程尽可能避免遇到火源，万一遇到火源也要确保燃烧爆炸不向输送管路中传播蔓延；,确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。,5,脱水器,三、技术措施,内燃机内部控制燃烧爆炸不向外传播措施,发动机阻火防爆示意图,1,、金属波纹带阻火器,2,、电磁阀,3,、调压阀,4,、防爆止回阀,5,、瓦斯与空气增压中冷装置,6,、金属波纹带阻火器,7,、燃烧室,重点依靠,1,和,6,两级阻火器减弱火源和爆炸波向瓦斯管方向传播,金属波纹带阻火器,6,确保内燃机组管燃烧爆炸不向外传播措施,1,、脱水器,2,、火焰传感器,3,、压力传感器,4,、水封式阻火泄爆装置,5,、抑爆装置,6,、泄爆器,7,、阻爆阀门,8,、截止阀,以脱水器为界，靠机组侧属机组安全设施要求（每台机组两,个阻火器），靠进气侧分别安装水封阻火,泄爆,4,、粉剂或水,雾,抑爆,5,、,阻爆,泄爆,6,、,7,、,8,三级安全装置，确保内燃机内部,燃烧爆炸波不向外传播。,三、技术措施,7,爆炸波传播方向,瓦斯气体输送方向,泄爆装置。,水位监控。,金属分流网。,水封阻火泄爆装置,泄爆口,金属网,水,三、技术措施,8,粉剂自动喷粉抑爆装置,1,、抑爆装置喷嘴,2,、抑爆装置贮粉筒,3,、灭火剂缓冲器,4,、气体发生器,5,、接线端,6,、电缆线,7,、控制器,8,、紫外火焰传感器,三、技术措施,9,阻爆泄爆装置,采用光电火焰传感器、压力控制传感器、机电联动器联合控制自动阻爆装置动作,爆炸波传播方向,瓦斯气流动方向,三、技术措施,10,确保排空,管,管燃烧爆,炸,炸不向管,路,路方向传,播,播措施,1.,火焰传感,器,器,2.,压力传感,器,器,3.,水封式阻,火,火泄爆装,置,置,4.,自动喷粉,抑,抑爆装置,5.,泄爆器,6.,阻爆阀门,7.,截止阀,排空管设,计,计应符合,相,相关要求,，,，并安装,防,防雷设施,；,；,靠进气侧,分,分别安装,水,水封阻火泄爆,3,、粉剂抑爆,4,、阻爆泄爆,5,、,6,、,7,三级安全,装,装置，确,保,保排空管,燃,燃烧爆炸,波,波不向管,路,路方向传,播,播。,三、技术,措,措施,11,确保井下,低,低浓度瓦,斯,斯抽采遇,火,火燃烧爆,炸,炸不向输,送,送管路中,传,传播,井下自燃,煤,煤层低浓,度,度瓦斯抽,采,采时，应,采,采取控制,发,发火的相,应,应措施；,在靠近抽,采,采管入口,100m,以内的管,道,道上开始,安,安设自动,喷,喷粉抑爆,装,装置，每,组,组抑爆装,置,置需安设,2,个喷粉罐,，,，至少安,设,设,2,组，组间,距,距离小于,100m,。,三、技术,措,措施,12,确保低浓,度,度瓦斯在,其,其他环节,不,不遇到火,源,源。,瓦斯抽采,站,站、输气,站,站建筑和,放,放空管应,满,满足,建筑物防,雷,雷设计规,范,范,的要求，,设,设置防雷,设,设施，分,别,别装设避,雷,雷带或避,雷,雷针装置,。,。通往井,下,下的抽采,管,管路应采,取,取防雷和,隔,隔离措施,。,。,地面瓦斯,输,输送管道,应,应采用埋,地,地敷设，,特,特殊情况,需,需采用架,空,空敷设时,，,，在管道,进,进、出建,筑,筑物,100m,范围内，,应,应每隔,25m,左右接地,1,次，其接,地,地电阻不,应,应大于,20,。,三、技术,措,措施,13,确保低浓,度,度瓦斯在,其,其他环节,不,不遇到火,源,源。,安全设施,安,安设段管,道,道应选用,钢,钢管，其,他,他输送管,道,道可选用,非,非金属管,；,；瓦斯输,送,送管应采,取,取防腐蚀,、,、防漏气,、,、防砸坏,、,、防静电,等,等措施。,瓦斯输送,管,管道与地,面,面或地下,建,建筑物、,构,构筑物或,其,其他管线,应,应安全距,离,离应符合,相,相关规范,要,要求。,瓦斯抽采,泵,泵房、输,气,气站加压,机,机房和低,浓,浓度瓦斯,管,管道系统,中,中所选用,的,的电器设,备,备、仪表,均,均应满足,矿,矿用防爆,要,要求。非,防,防爆设备,和,和仪表应,集,集中安设,到,到专门的,仪,仪表间（,或,或配电间,）,），并采,取,取相应的,隔,隔离措施,和,和消防措,施,施。,三、技术,措,措施,14,确保低浓,度,度瓦斯在,其,其他环节,不,不遇到火,源,源。,瓦斯利用,设,设施端的,输,输瓦斯管,道,道中应安,设,设防回流,设,设施，防,止,止抽采泵,突,突然停泵,而,而出现回,流,流。,低浓度瓦,斯,斯输送系,统,统不得设,置,置缓冲罐,；,；,加压设备,应,应选择湿,式,式压缩机,；,；,抽采设备,应,应选择湿,式,式抽采泵,；,；,正压输送,时,时，输送,压,压力不宜,超,超过,20kPa,，安全设,施,施安设段,，,，管内气,体,体流速不,宜,宜大于,10m/s,；,三、技术,措,措施,15,确保低浓,度,度瓦斯在,其,其他环节,不,不遇到火,源,源。,在输送管,道,道系统中,应,应设置安,全,全监测控,制,制设施；,阻火、泄,爆,爆、抑爆,、,、阻爆、,监,监测控制,、,、非金属,管,管等相关,产,产品性能,、,、功能、,质,质量和安,装,装等要求,均,均应符合,本,本系列相,关,关产品标,准,准的要求,。,。,三、技术,措,措施,16,试验系统,数据采集,系,系统（测,试,试系统,，,，火焰、,压,压力等传,感,感器）,监测控制,数,数据采集,系,系统,四、试验,情,情况,17,试验管道,：,：,设计压力,2.5MPa,。,DN500mm,管道长,66.5m,，,DN700mm,管道长,93.1m,。,四、试验,情,情况,试验系统,管道试验,系,系统（管,道,道、配气,和,和搅拌装,置,置）,18,四、试验,情,情况,试验系统,细水雾管,道,道试验系,统,统。,19,DN500 DN700,管道压力,峰,峰值曲线,图,图,试验任务,管道中低,浓,浓度瓦斯,燃,燃烧爆炸,传,传播规律,及,及阻爆特,性,性,四、试验,情,情况,20,DN500 DN700,管道火焰,传,传播速度,曲,曲线图,试验任务,管道中低,浓,浓度瓦斯,燃,燃烧爆炸,传,传播规律,及,及阻爆特,性,性,四、试验,情,情况,21,DN500,泄爆片冲,破,破瞬间,DN500,火焰压力,从,从泄爆口,释,释放情况,四、试验,情,情况,试验任务,水封阻火,泄,泄爆装置,试,试验,火,源,源,不,不,能,能,通,通,过,过,22,DN500,水,封,封,阻,阻,火,火,泄,泄,爆,爆,装,装,置,置,内,内,爆,爆,炸,炸,情,情,况,况,DN700,水,封,封,阻,阻,火,火,泄,泄,爆,爆,装,装,置,置,过,过,火,火,情,情,况,况,四,、,、,试,试,验,验,情,情,况,况,试,验,验,任,任,务,务,水,封,封,阻,阻,火,火,泄,泄,爆,爆,装,装,置,置,试,试,验,验,23,1,点,火,火,源,源,2,、,3,自,动,动,喷,喷,粉,粉,抑,抑,爆,爆,装,装,置,置,传,传,感,感,器,器,4,抑,爆,爆,器,器,5,、,6,、,7,测,试,试,用,用,火,火,焰,焰,传,传,感,感,器,器,自,动,动,抑,抑,爆,爆,试,试,验,验,示,示,意,意,图,图,试,验,验,结,结,果,果,：,：,单,单,个,个,抑,抑,爆,爆,器,器,有,有,效,效,灭,灭,火,火,抑,抑,爆,爆,距,距,离,离,6m,四,、,、,试,试,验,验,情,情,况,况,试,验,验,任,任,务,务,自,动,动,喷,喷,粉,粉,抑,抑,爆,爆,装,装,置,置,24,1.,罗,茨,茨,鼓,鼓,风,风,机,机,2.,天,然,然,气,气,减,减,压,压,阀,阀,3.,混,合,合,器,器,4.,阻,火,火,器,器,5.,雷,管,管,点,点,火,火,点,点,6&7.,火,焰,焰,速,速,度,度,监,监,测,测,点,点,（,（,1,对,）,）,8.,水,雾,雾,发,发,生,生,器,器,9.,阻,火,火,观,观,察,察,窗,窗,10.,火,焰,焰,监,监,测,测,点,点,11.,水,泵,泵,流,流,量,量,表,表,12.,水,压,压,力,力,表,表,13.,水,泵,泵,14.,水,池,池,15.,旋,风,风,脱,脱,水,水,器,器,16.,重,力,力,脱,脱,水,水,器,器,17.,阀,门,门,18.,发,电,电,机,机,组,组,四,、,、,试,试,验,验,情,情,况,况,试,验,验,任,任,务,务,细,水,水,雾,雾,抑,抑,爆,爆,试,试,验,验,对,于,于,DN500,当,输,输,送,送,管,管,道,道,较,较,长,长,（,（,长,长,于,于,100m,）,时,时,，,，,管,管,道,道,细,细,水,水,雾,雾,可,可,有,有,效,效,熄,熄,灭,灭,爆,爆,炸,炸,火,火,焰,焰,，,，,可,可,全,全,部,部,使,使,用,用,不,不,带,带,导,导,流,流,板,板,的,的,水,水,雾,雾,发,发,生,生,器,器,。,。,25,四,、,、,试,试,验,验,情,情,况,况,试,验,验,任,任,务,务,自,动,动,阻,阻,爆,爆,器,器,试,试,验,验,结果表,明,明：起,爆,爆点在,20m,以外均,可,可成功,阻,阻断火,源,源。,26,已形成,系,系列技,术,术标准,报,报批稿,煤矿低,浓,浓度瓦,斯,斯输送,管,管道安,全,全保障,系,系统设,计,计规范,煤矿瓦,斯,斯往复,式,式内燃,机,机发电,站,站安全,技,技术要,求,求,煤矿瓦,斯,斯往复,式,式内燃,机,机驱动,的,的交流,发,发电机,组,组通用,技,技术条,件,件,煤矿用,非,非金属,瓦,瓦斯抽,放,放管通,用,用技术,条,条件,煤矿低,浓,浓度瓦,斯,斯与细,水,水雾混,合,合输送,系,系统技,术,术规范,煤矿低,浓,浓度瓦,斯,斯气水,二,二相流,安,安全输,送,送系统,技,技术规,范,范,瓦斯输,送,送管道,自,自动喷,粉,粉抑爆,装,装置通,用,用技术,条,条件,煤矿低,浓,浓度瓦,斯,斯输送,管,管道用,泄,泄爆、,防,防回火,器,器技术,条,条件,煤矿低,浓,浓度瓦,斯
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