一种煤矿瓦斯除尘增压一体化工艺方法与流程

本发明涉及一种煤矿瓦斯除尘增压一体化工艺方法，其特点为采用定-转子除尘技术进行瓦斯除尘的同时，对输送体系增压以改善瓦斯混合效果的工艺方法，属于化工及传递领域。

背景技术：

矿井产瓦斯气发电常有瓦斯来源因压力不同而产生气量及混合浓度不均的问题。通常在有高浓度瓦斯和低浓度瓦斯时，采用气体混合后一并进瓦斯发电机组发电。

在瓦斯气混合过程中，由于不同浓度瓦斯的气源压力不同，通常表现为只有高气压瓦斯气到达内燃机组，或者瓦斯浓度波动剧烈等情况。前者对低气压瓦斯气的利用不足，后者易损伤内燃机组寿命，以及增加不安全因素等。

同时，瓦斯气中的煤尘也会带来管道阻火器堵塞造成气源压力不等，它还会对内燃机气缸造成磨损，需做除尘处理。瓦斯气作为易燃易爆气体不能采用常规的静电或者干法除尘手段，而一般的湿法除尘占地面积较大，效率一般同时还会带来输送系统压力损失。

针对以上问题，本公司提供了一种采用定-转子除尘及可控增压一体化工艺方法，具体是引入定-转子设备(ZL 200440042631.6)，并针对瓦斯除尘及增压做了结构改进作为关键设备，目的是高效除尘同时可控增压，以促进压力不同瓦斯气源的混合效果，达到充分利用瓦斯气，提升发电设备寿命及效率的作用。

技术实现要素：

本发明提供一种煤矿瓦斯除尘增压一体化工艺方法，具体内容包含实施方法所采用的工艺流程及关键设备结构。

工艺流程说明

本发明提供的工艺方法采用以下主要设备：

除尘增压器、旋风混合器、沉淀澄清池、循环泵及渣浆泵。

采用上述设备对不同浓度瓦斯气进行除尘增压的过程中，采用以下工艺流程：

高浓度瓦斯气进入到除尘增压器I中，与循环泵从沉淀澄清池中输送回来的工艺水在除尘增压器I中进行高速混合；在此过程中，工艺水被除尘增压器内的定子与转子高速剪切撕裂成为小液滴和液膜，极大的增加了液体比表面积，同时尘埃在离心力的作用下其表观空气动力学直径变大，更易沉降团聚而被液体捕捉，达到高效除尘的目的；瓦斯气通过除尘增压器时随转子高速旋转，其动能明显增加，经过动能与势能的转换达到增压目的，且增压效果可控；气液混合物随后排出至旋风混合器中，含尘工艺水从旋风混合器下部流至沉淀澄清池中。

与高浓度瓦斯气除尘增压原理相同，低浓度瓦斯气进入到除尘增压器II中，进行除尘增压，其气液混合物在旋风混合器中分离，含尘工艺水从旋风混合器下部流至沉淀澄清池中。

经过增压的高浓度瓦斯及低浓度瓦斯在旋风混合器中混合，经旋风混合器顶部的循环水加湿后输送至瓦斯发电机组；在混合的过程中，由于混合比例由高低浓度瓦斯气的增压幅度控制，混合后的瓦斯气浓度经控制可稳定在高浓度瓦斯气及低浓度瓦斯气之间的任意浓度选择值。

沉淀澄清池池底有管道通过渣浆泵定期外排泥浆，澄清液通过循环泵分别输送回旋风混合器、除尘增压器I和除尘增压器II中。沉淀澄清池上部设有排空口、工艺水补充口。

关键设备结构说明

除尘增压器采用为除尘而改进结构的定-转子设备，瓦斯气入口设在定子及外壳侧顶部，沿旋转轴轴向中心进气；瓦斯进气口旁设有除尘工艺水喷入口，物料出口设在壳体沿旋转圆周切线方向。

改进结构的除尘增压器采用以下两种结构其中的一种：

1.定子采用柱销结构，且柱销截面均为圆形，转子采用同心圆环，且在圆周展开面上开孔，孔为圆型；

2.定子和转子均采用柱销结构，且柱销截面均为圆形。

本发明的有益效果

采用了本发明的瓦斯除尘增压一体化工艺技术，可达到以下有益效果：

1.可大幅度减少除尘及增压设备的占地面积

2.对明显有压差的高低浓度瓦斯混合效果极大改善，提高了低压瓦斯的利用率

3.对压差小的瓦斯混合间歇流情况的改善，减少了由于浓度不稳带来的发电机震颤，延长了发电机组的寿命

4.除尘效率高达99％以上，出口尘含量不大于10mg/m³

附图说明

图1为煤矿瓦斯除尘增压一体化工艺方法的流程示意图。

图2为同心圆环式除尘增压器的进出气及结构示意图，其中2-1为除尘增压器平视旋转轴向截面结构示意图，2-2为俯视除尘增压器示意图，2-3为俯视除尘增压器同心圆环截面结构示意图，2-4为同心圆环的圆周展开面的开孔示意图，A为工艺水喷淋入口，B为瓦斯入口，C为瓦斯及工艺水出口，D为外壳及定子，E为转子。

图3为圆柱销式除尘增压器的进出气及结构示意图，其中3-1为除尘增压器平视旋转轴向截面结构示意图，3-2为俯视除尘增压器示意图，3-3为俯视除尘增压器圆柱销截面结构示意图，A为工艺水喷淋入口，B为瓦斯入口，C为瓦斯及工艺水出口，D为外壳及定子，E为转子。

具体实施例

实施例1

煤矿抽放泵站气源情况

高浓度瓦斯气，瓦斯含量24％～26％，标况气量10800m³/h，发电站前检测输送压力6.5kpa～9kpa，尘含量约1100mg/m³；

低浓度瓦斯气，瓦斯含量16％～18％，标况气量12000m³/h，发电站前检测输送压力6.2kpa～8.7kpa，尘含量约700mg/m³；

改造前，发电机组前压力波动范围1kpa～3kpa

实施除尘增压混合工艺后：

采用圆柱销式除尘增压器，增压调节至高低浓度瓦斯输送压力比约1∶1时，出口检测尘含量约7mg/m³，出口瓦斯含量21％，发电机组前压力恒定5kpa。

实施例2

煤矿抽放泵站气源情况

高浓度瓦斯气，瓦斯含量28％～29％，标况气量27000m³/h，发电站前检测输送压力7kpa，尘含量约600mg/m³；

低浓度瓦斯气，瓦斯含量18％～21％，标况气量22800m³/h，发电站前检测输送压力6.2kpa，尘含量约500mg/m³；

改造前，发电机组前压力波动2kpa～3kpa

实施除尘增压混合工艺后：

采用同心圆式除尘增压器，增压调节至高低浓度瓦斯输送压力比约1∶1时，出口检测尘含量约5mg/m³，出口瓦斯含量25％，发电机组前压力恒定6kpa。