低浓度瓦斯输送安全保障技术煤科总院重庆研究院

低浓度瓦斯保送平安保证技术胡千庭煤炭科学研讨总院重庆研讨院2021.9.3南昌全国煤矿瓦斯防治任务会议——政策解读资料之三一、背景近些年我国煤矿瓦斯抽采量迅速上升，2005年23.5亿m3，2021年已到达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〕。低浓度瓦斯接近熄灭爆炸浓度限，出于平安性思索，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开展思绪。2一、背景近些年低浓度瓦斯发电技术的开展，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，存在平安隐患；低浓度瓦斯即使不利用，在排放、保送和抽采过程同样存在艰苦平安隐患；因此国外根本上不抽低浓度瓦斯，而我国近期内难以做到；因此，研讨低浓度瓦斯抽采、保送、利用、排放环节的平安保证技术并构成系列规范能有效规范低浓度瓦斯抽采、排放、保送和发电利用各环节的平安行为，促进瓦斯抽采利用产业的迅速开展，提升中国节能减排的技术程度。3二、技术思绪前提浓度低于30%的瓦斯必然存在熄灭和爆炸危险；瓦斯内燃机发电的原理主要是利用瓦斯的爆炸特性；低浓度瓦斯保送及内燃机发电系统表示抽瓦斯泵内燃机组排空管保送管低浓度瓦斯源4二、技术思绪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能够防止遇到火源，万一遇到火源也要确保熄灭爆炸不向保送管路中传播蔓延；控制低浓度瓦斯排放过程尽能够防止遇到火源，万一遇到火源也要确保熄灭爆炸不向保送管路中传播蔓延；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熄灭爆炸不向外传播措施发动机阻火防爆表示图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安装6、金属波纹带阻火器7、熄灭室重点依托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确保内燃机组管熄灭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、水封式阻火泄爆安装5、抑爆安装6、泄爆器7、阻爆阀门8、截止阀

以脱水器为界，靠机组侧属机组平安设备要求〔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、8三级平安安装，确保内燃机内部熄灭爆炸波不向外传播。三、技术措施7←爆炸波传播方向瓦斯气体保送方向→☆泄爆安装。☆水位监控。☆金属分流网。水封阻火泄爆安装泄爆口金属网水三、技术措施8粉剂自动喷粉抑爆安装1、抑爆安装喷嘴2、抑爆安装贮粉筒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阻爆泄爆安装采用光电火焰传感器、压力控制传感器、机电联动器结合控制自动阻爆安装动作爆炸波传播方向瓦斯气流动方向三、技术措施10确保排空管熄灭爆炸不向管路方向传播措施1.火焰传感器2.压力传感器3.水封式阻火泄爆安装4.自动喷粉抑爆安装5.泄爆器6.阻爆阀门7.截止阀排空管设计应符合相关要求，并安装防雷设备；靠进气侧分别安装水封阻火泄爆3、粉剂抑爆4、阻爆泄爆5、6、7三级平安安装，确保排空管熄灭爆炸波不向管路方向传播。三、技术措施11确保井下低浓度瓦斯抽采遇火熄灭爆炸不向保送管路中传播井下自燃煤层低浓度瓦斯抽采时，应采取控制发火的相应措施；在接近抽采管入口100m以内的管道上开场安设自动喷粉抑爆安装，每组抑爆安装需安设2个喷粉罐，至少安设2组，组间间隔小于100m。三、技术措施12确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。瓦斯抽采站、输气站建筑和放空管应满足<建筑物防雷设计规范>的要求，设置防雷设备，分别装设避雷带或避雷针安装。通往井下的抽采管路应采取防雷和隔离措施。地面瓦斯保送管道应采用埋地敷设，特殊情况需采用架空敷设时，在管道进、出建筑物100m范围内，应每隔25m左右接地1次，其接地电阻不应大于20Ω。三、技术措施13确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。平安设备安设段管道应选用钢管，其他保送管道可选用非金属管；瓦斯保送管应采取防腐蚀、防漏气、防砸坏、防静电等措施。瓦斯保送管道与地面或地下建筑物、构筑物或其他管线应平安间隔应符合相关规范要求。瓦斯抽采泵房、输气站加压机房和低浓度瓦斯管道系统中所选用的电器设备、仪表均应满足矿用防爆要求。非防爆设备和仪表应集中安设到专门的仪表间〔或配电间〕，并采取相应的隔离措施和消防措施。三、技术措施14确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。瓦斯利用设备端的输瓦斯管道中应安设防回流设备，防止抽采泵忽然停泵而出现回流。低浓度瓦斯保送系统不得设置缓冲罐；加压设备应选择湿式紧缩机；抽采设备应选择湿式抽采泵；正压保送时，保送压力不宜超越20kPa，平安设备安设段，管内气体流速不宜大于10m/s；三、技术措施15确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。在保送管道系统中应设置平安监测控制设备；阻火、泄爆、抑爆、阻爆、监测控制、非金属管等相关产品性能、功能、质量和安装等要求均应符合本系列相关产品规范的要求。三、技术措施16实验系统数据采集系统〔测试系统，火焰、压力等传感器〕监测控制数据采集系统四、实验情况17实验管道：设计压力2.5MPa。DN500mm管道长66.5m，DN700mm管道长93.1m。四、实验情况实验系统管道实验系统〔管道、配气和搅拌安装〕18四、实验情况实验系统细水雾管道实验系统。19DN500DN700管道压力峰值曲线图实验义务管道中低浓度瓦斯熄灭爆炸传播规律及阻爆特性四、实验情况20DN500DN700管道火焰传播速度曲线图实验义务管道中低浓度瓦斯熄灭爆炸传播规律及阻爆特性四、实验情况21DN500泄爆片冲破瞬间DN500火焰压力从泄爆口释放情况四、实验情况实验义务水封阻火泄爆安装实验火源不能经过22DN500水封阻火泄爆安装内爆炸情况DN700水封阻火泄爆安装过火情况四、实验情况实验义务水封阻火泄爆安装实验231—点火源2、3—自动喷粉抑爆安装传感器4—抑爆器5、6、7—测试用火焰传感器自动抑爆实验表示图实验结果：单个抑爆器有效灭火抑爆间隔≤6m四、实验情况实验义务自动喷粉抑爆安装241.罗茨鼓风机2.天然气减压阀3.混合器4.阻火器5.雷管点火点6&7.火焰速度监测点〔1对〕8.水雾发生器9.阻火察看窗10.火焰监测点11.水泵流量表12.水压力表13.水泵14.水池15.旋风脱水器16.重力脱水器17.阀门18.发电机组四、实验情况实验义务细水雾抑爆实验对于DN500当保送管道较长〔长于100m〕时，管道细水雾可有效熄灭爆炸火焰，可全部运用不带导流板的水雾发生器。25四、实验情况实验义务自动阻爆器实验结果阐明：起爆点在20m以外均可胜利阻断火源。26已构成系列技术规范报批稿<煤矿低浓度瓦斯保送管道平安保证系统设计规范><煤矿瓦斯往复式内燃机发电站平安技术要求><煤矿瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件><煤矿用非金属瓦斯抽放管通用技术条件><煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合保送系统技术规范><煤矿低浓度瓦斯气水二相