低浓度瓦斯重庆煤科院输送管道隔爆、抑爆装置

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m3，2008年已达到52亿m3。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确保排空管燃燃烧爆炸不向向管路方向传传播措施1.火焰传感器2.压力传感器3.水封式阻火泄泄爆装置4.自动喷粉抑爆爆装置5.泄爆器6.阻爆阀门7.截止阀排空管设计应应符合相关要要求，并安装装防雷设施；；靠进气侧分别别安装水封阻阻火泄爆3、粉剂抑爆4、阻爆泄爆5、6、7三级安全装置置，确保排空空管燃烧爆炸炸波不向管路路方向传播。。三、技术措施施11确保井下低浓浓度瓦斯抽采采遇火燃烧爆爆炸不向输送送管路中传播播井下自自燃煤煤层低低浓度度瓦斯斯抽采采时，，应采采取控控制发发火的的相应应措施施；在靠近近抽采采管入入口100m以内的的管道道上开开始安安设自自动喷喷粉抑抑爆装装置，，每组组抑爆爆装置置需安安设2个喷粉粉罐，，至少少安设设2组，组组间距距离小小于100m。三、技技术措措施12确保低低浓度度瓦斯斯在其其他环环节不不遇到到火源源。瓦斯抽抽采站站、输输气站站建筑筑和放放空管管应满满足《建筑物物防雷雷设计计规范范》的要求求，设设置防防雷设设施，，分别别装设设避雷雷带或或避雷雷针装装置。。通往往井下下的抽抽采管管路应应采取取防雷雷和隔隔离措措施。。地面瓦瓦斯输输送管管道应应采用用埋地地敷设设，特特殊情情况需需采用用架空空敷设设时，，在管管道进进、出出建筑筑物100m范围内内，应应每隔隔25m左右接接地1次，其其接地地电阻阻不应应大于于20ΩΩ。三、技技术措措施13确保低低浓度度瓦斯斯在其其他环环节不不遇到到火源源。安全设设施安安设段段管道道应选选用钢钢管，，其他他输送送管道道可选选用非非金属属管；；瓦斯斯输送送管应应采取取防腐腐蚀、、防漏漏气、、防砸砸坏、、防静静电等等措施施。瓦斯输输送管管道与与地面面或地地下建建筑物物、构构筑物物或其其他管管线应应安全全距离离应符符合相相关规规范要要求。。瓦斯抽抽采泵泵房、、输气气站加加压机机房和和低浓浓度瓦瓦斯管管道系系统中中所选选用的的电器器设备备、仪仪表均均应满满足矿矿用防防爆要要求。。非防防爆设设备和和仪表表应集集中安安设到到专门门的仪仪表间间（或或配电电间）），并并采取取相应应的隔隔离措措施和和消防防措施施。三、技技术措措施14确保低低浓度度瓦斯斯在其其他环环节不不遇到到火源源。瓦斯利利用设设施端端的输输瓦斯斯管道道中应应安设设防回回流设设施，，防止止抽采采泵突突然停停泵而而出现现回流流。低浓度度瓦斯斯输送送系统统不得得设置置缓冲冲罐；；加压设设备应应选择择湿式式压缩缩机；；抽采设设备应应选择择湿式式抽采采泵；；正压输输送时时，输输送压压力不不宜超超过20kPa，安全全设施施安设设段，，管内内气体体流速速不宜宜大于于10m/s；三、技技术措措施15确保低低浓度度瓦斯斯在其其他环环节不不遇到到火源源。在输送送管道道系统统中应应设置置安全全监测测控制制设施施；阻火、、泄爆爆、抑抑爆、、阻爆爆、监监测控控制、、非金金属管管等相相关产产品性性能、、功能能、质质量和和安装装等要要求均均应符符合本本系列列相关关产品品标准准的要要求。。三、技技术措措施16试验系系统数据采采集系系统（（测试试系统统，，火焰焰、压压力等等传感感器））监测控控制数数据采采集系系统四、试试验情情况17试验管管道：：设计压压力2.5MPa。DN500mm管道长长66.5m，DN700mm管道长长93.1m。四、试试验情情况试验系系统管道试试验系系统（（管道道、配配气和和搅拌拌装置置）18四、试试验情情况试验系系统细水雾雾管道道试验验系统统。19DN500DN700管道压压力峰峰值曲曲线图图试验任任务管道中中低浓浓度瓦瓦斯燃燃烧爆爆炸传传播规规律及及阻爆爆特性性四、试试验情情况20DN500DN700管道火火焰传传播速速度曲曲线图图试验任任务管道中中低浓浓度瓦瓦斯燃燃烧爆爆炸传传播规规律及及阻爆爆特性性四、试试验情情况21DN500泄爆片片冲破破瞬间间DN500火焰压压力从从泄爆爆口释释放情情况四、试试验情情况试验任任务水封阻阻火泄泄爆装装置试试验火源不不能通通过22DN500水封阻阻火泄泄爆装装置内内爆炸炸情况况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231——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241.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果表表明明：：起起爆爆点点在在20m以外外均均可可成成功功阻阻断断火火源源。。26已形形成成系系列列技技术术标标准准报报批批稿稿《煤矿矿低低浓浓度度瓦瓦斯斯输输送送管管道道安安全全保保障障系系统统设设计计规规范范》《煤矿矿瓦瓦斯斯往往复复式式内内燃燃机机发发电电站站安安全全技技术术要要求求》《煤矿矿瓦瓦斯斯往往复复式式内内燃燃机机驱驱动动的的交交流流发发电电机机组组通通用用技技术术条条件件》《煤矿矿用用非非金金属属瓦瓦斯斯抽抽放放管管通通用用技技术术条条件件》《煤矿矿低