一种煤矿瓦斯分离装置的制作方法

本实用新型涉及煤矿瓦斯设备技术领域，特别是一种煤矿瓦斯分离装置。

背景技术：

我国是煤炭生产和消费大国，煤炭作为主要固体燃料占一次能源构成的70％左右。但是我国超过90％的煤矿都属于地下作业，煤层条件具有复杂性和多变性，开采过程中常发生瓦斯突出、瓦斯爆炸等重大安全事故。煤层瓦斯(煤层气)主要成分是甲烷，大量的瓦斯以吸附状态储存在煤层内，少量的瓦斯溶解在煤层水或者游离于煤孔隙中，是煤的伴生矿产资源，如果开采前能够有计划地抽采利用储存在煤层中的煤层气，不仅可以减少甚至杜绝煤矿安全事故的发生，也能够得到新的洁净能源，带来巨大的经济效益。

瓦斯抽放是目前防治煤矿安全事故的主要措施，既可以减少矿井瓦斯的涌出量，防止瓦斯爆炸和突出，也可以解决通风不易解决的瓦斯问题，减少通风费用。然而目前筹防出来的瓦斯往往伴有水和煤浆，无法分离作为新的能源加以利用，即使有通用三相分离器的技术存在，然而由于分离器内流场规律并未研究清除，因此分离效果很差。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的结构的问题，本实用新型提供一种煤矿瓦斯分离装置，利用多相流仿真技术获得水、煤、瓦斯分离器关键结构参数，该分离器既可以减小煤层瓦斯浓度，防止瓦斯危害煤矿安全生产，同时将瓦斯作为一种清洁能源加以利用，避免排入大气中污染环境。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种煤矿瓦斯分离装置，包括：

混合物进口(1)，所述混合物进口(1)位于分离器的一侧；

瓦斯出口(2)，位于分离装置的顶部；

水出口(3)，位于与分离装置的混合物进口(1)相对的另一侧；

挡板(4)，位于分离装置内部；以及

盖板(5)，位于顶端，边缘设置密封条，所述盖板(5)可以打开。

优选的，所述挡板(4)和所述盖板(5)为低合金高强度结构钢轧制的钢板。

优选的，所述密封条为丁腈橡胶。

优选的，所述瓦斯出口(2)靠近所述混合物进口(1)的位置，且所述瓦斯出口(2)的直径稍大于所述混合物进口(1)的直径。

优选的，所述挡板(4)底边距离箱底的高度稍低于所述混合物进口(1)的位置高度，所述混合物进口(1)部分或全部浸没在初始水箱中。

优选的，所述混合物进口(1)的位置与所述挡板(4)底边距离箱底的高度相同或者稍高于该高度，所述混合物进口(1)的直径稍大于所述水出口(3)直径或者与所述水出口(3) 的直径相同。

该煤矿瓦斯分离装置与高压水射流钻孔器配合使用，在钻孔施工过程中产生的水煤瓦斯混合物通过管道直接排入分离器内，实现水、煤、瓦斯的分离，该矿车每次钻井后，会及时倾倒内部的煤渣，避免煤渣内部堆积。

本实用新型的有益效果：煤矿瓦斯分离装置结构简单、使用方便、易于维护且分离效率高。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本实用新型的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1为根据本实用新型实施例的煤矿瓦斯分离装置的结构示意图；

附图2为根据本实用新型实施例的煤矿瓦斯分离装置与矿车配合的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例中，参见图1所示的一种煤矿瓦斯分离装置，包括：混合物进口1，混合物进口1位于分离器的一侧，钻孔施工过程中产生的水煤瓦斯混合物通过进口结构流入分离器内进行水煤瓦斯的三相分离；瓦斯出口2，位于分离装置的顶部，瓦斯的密度小于空气的密度，所以瓦斯出口结构在顶部方便瓦斯排出；水出口3，位于分离装置与混合物进口1 相对的另一侧，用于水的排出，保证分离器内部的正常工作；挡板4，位于分离装置内部，分离装置内的水达到一定高度时，挡板4部分位于水中，起到了液封的作用，分离器内的瓦斯无法从挡板下边的空间流向空气中；以及盖板5，位于顶端，边缘设置密封条，保证分离装置工作时内部的密封环境，同时盖板5可以打开，方便拆卸分离装置内积聚的煤。

煤矿开采过程中产生的水煤瓦斯包含多种化学物质，会腐蚀水、煤、瓦斯三相分离装置，减小分离装置的使用寿命，甚至会造成煤矿安全事故，所以在设计分离装置时选择合适的钢板制造挡板4和盖板5，钢板分为厚板和薄板两种，薄钢板厚度在0.2mm-4mm之间，厚钢板是指厚度大于4mm的钢板，钢板通常采用普碳钢、优碳钢、合金结构钢和不锈钢等材质，由于低合金高强度结构钢具有良好的焊接性能，且耐腐蚀性强，所以三相分离装置内的挡板4 及盖板5选用低合金高强度结构钢轧制的钢板。

密封条选用合成橡胶，常用的合成橡胶包括通用合成橡胶和特种橡胶，综合考虑，密封条选择丁腈橡胶。

目前国内使用的分离器大多是依靠实践经验研制，而分离器内的流场特性以及分离效率却没有进行实际的研究和优化，本实用新型的结构是通过下面的研究和设置，实现分离效率最高的模型参数，从而实现水、煤、瓦斯三相的高效分离。通过对瓦斯出口结构进行仿真分析获得，随着瓦斯出口与进口水平距离的减小，瓦斯的沿程损失减小，瓦斯出口排出的瓦斯量、水出口的排水量增加，所以，选择瓦斯出口2最靠近混合物进口1的位置，且瓦斯出口 2的直径稍大于混合物进口1的直径，这时从瓦斯出口排出的瓦斯量多，继续增大瓦斯出口排除的瓦斯量基本不变，而整体水出口的排水量差别不大。

通过对挡板4结构分析可知，挡板4位置在模型中部偏右的位置时，尽管瓦斯出口排出的瓦斯减少，但水出口排出的水增加，从水出口排出的瓦斯减少，分离装置整体分离效果较好。此外，挡板4底边距离箱底的高度在一定范围内，即稍低于混合物进口1的位置高度，混合物进口1部分或全部浸没在初始水箱中，此时分离效果最好。

通过对进口结构1进行仿真分析得到，混合物进口1的位置也需要在一定范围内，即与挡板4底边距离箱底的高度相同或者稍高于该高度，瓦斯出口排出的瓦斯量增多，水出口排出的水也增多，从水出口排出的瓦斯较少，分离效果较好，混合物进口1的直径稍大于水出口3直径或者与水出口3的直径相同时，分离情况较好。

该煤矿瓦斯分离装置与高压水射流钻孔器配合使用，在钻孔施工过程中产生的水煤瓦斯混合物通过管道直接排入分离器内，实现水、煤、瓦斯的分离，该矿车每次钻井后，会及时倾倒内部的煤渣，避免煤渣内部堆积，如图2所示。

本实用新型实施例的有益效果：煤矿瓦斯分离装置结构简单、使用方便、易于维护且分离效率高。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本实用新型的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。