低浓度瓦斯细水雾输送系统的改进探讨

Discussion on Improvement of W ater-Mist Blended Coal MineGas Transmission SystemFENG Bing .ZHANG Hong-bo ，ZHU Chuan-gen ，HOU Shi-rong(1.Shengli Oil Field Shengli Power Machinery Group Co.，Ltd.，Dongying 257032，China；2.Aurora Engineering Technology Department of Liaohe Oil Field，Panjin 1 24000，China)Abstract：A water mist blended coal mine gas transmission system provides a technical solutionfor sale delivery of coal mine gas across a long distance.In the process of on-site application，someDr0blems always exist.The solenoid valve that is used in the automatic radar control and waterproofflame aITest0r is damaged easily.and its water level fluctuates greatly.Failure and blocking in thedry flame arrester for pipeline coal gas cannot be measured.Dirty circulation water causes the spray-er nozzles being clogged.This paper analyzes what lead to these problems，providing measures to o-vercome these Dr0blems so as to insure that the transmission system operates reliably and that a safeoperation goes on in power plants and underground mining activities。

Key W ords：Low Concentration Gas；In-line Dry Flame Arrester for Coal Mine Gas；Bubble- caP OverfloW Waterproof Flame Arrestor；Fine Water Mist Producer口 煤矿瓦斯又称煤层气，是-种十分洁净的新能源。2010年，仪全国重点煤矿瓦斯抽放量就超过50亿立方米。大力开发利用煤矿瓦斯，可以节能减排、变害为利、降低煤矿安全事故、减少温室气体排放，具有很大的经济、社会和环保效益，符合国家节约能源和资源综合利用的有关产业政策及可持续发展战略。

甲烷浓度在 5% ～25%(其余为空气)之I1jJ的煤矿瓦斯称之为低浓度瓦斯。甲烷在空气中的爆炸范围为5% ～15%，为确保井下安全，甲烷浓度 ≤30%的煤矿瓦斯不得输送，只能排空或烧掉。

作者简介：冯兵(1982-)，男，本科，工程师，主要研究方向为燃气内燃机设计及燃气发电站成套技术研究和设备歼发收稿日期：2013-06-O32013年第4期 冯 兵，等： 低浓度瓦斯细水雾输送系统的改进探讨细水雾输送系统的诞生解决了低浓度瓦斯输送的安全问题 ，使得低浓度瓦斯可以在地面输送和利用，由煤矿杀手变成新兴的洁净能源。自2005年以来，利用该系统实现低浓度瓦斯安全输送，并配套燃气发电机组发电的技术已应用于全国各地的近百座煤矿，在分布式能源产业布局的发展中扮演着愈发重要的角色。

经过近几年的实际应用，低浓度瓦斯细水雾输送系统也逐渐暴露出-些普遍性的问题，例如：雷达自控水封阻火器电磁阀易损坏且水封液位波动较大、瓦斯管道干式阻火器堵塞及失效无法检测、循环水水质较脏导致水雾发生器喷头易堵塞等问题，影响了瓦斯的安全输送及电站的正常运行。为此，我们对上述问题产生的原因进行了详细分析，并对细水雾输送系统的相关部件进行了改进完善，使其更加稳定可靠的运行。

整个输送系统的工艺流程严格按(AQ1078-2009煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范》设计。细水雾输送工艺流程如图1所示1.截止阀 2.水封阻火器 3.瓦斯管道干式阻火器 4.泄压溢流阀 5.控制阀门6.水雾发生器 7.瓦斯输送管道 8.脱水装置 9.回水管道 10.水池 l1.备用水泵 12.主水泵 13.给水管道图 1 煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合输送系统工艺流程l 低浓度瓦斯细水雾输送系统主要改进内容1.1 溢流水封阻火器在现有低浓度瓦斯细水雾输送系统的工艺流程中，雷达 自控水封阻火器布置于瓦斯抽排泵站与瓦斯管道干式阻火器之间，由液位雷达实时监测水封阻火器内部液面高度位置，并通过安装在罐体外侧面的补排水电磁阀，实时根据液位雷达的反馈信号补排水，从而控制水封液面高度。在现场应用过程中，当抽排泵站气压波动时，易在阻火器水封弯头的出口部位形成较大的气泡和气流冲击，引起水封液面剧烈波动，造成监测精确的液位雷达不断地控制补排水电磁阀开启、关闭，导致补排水电磁阀的损坏，进而引起雷达自控水封阻火器失效，不能起到阻火的功能，给地面瓦斯输送以及井下瓦斯安全抽采带来隐患。

针对上述问题，将液位雷达自控水封阻火器升级为泡罩式溢流水封阻火器。泡罩式溢流水封阻火器由水封阻火罐、磁翻板液位计、供排水系统、限压阀组、工控机等部分组成，实现对水封阻火罐水面高度的全 自动监控。同时，通过泡罩后的气流对水面的冲击减小，可以保持水封液面高度稳定。

其阻火原理是依靠浸泡在水中的泡罩阀隔断火焰传播路径来实现的。管道中的瓦斯气流在通过泡罩阀的过程中，气流被分割，对火焰的传播起到隔绝作用。-旦阻火器出气口侧管道内瓦斯发生爆炸或燃烧，由于爆炸波和火焰被水封所隔绝，防止火焰向前延伸，同时使顶部的限压阀组打开，及时释放爆炸能量和压力，从而保护井下、地面抽放泵站设备安全 。

1.2 瓦斯管道干式阻火器失效预警装置由于从井下抽出的瓦斯中含有大量的粉尘以及- 些腐蚀性气体，造成现有的瓦斯输送流程中的瓦斯管道干式阻火器堵塞或腐蚀，使得由金属波纹带绕成的阻火芯损坏。为此，在瓦斯管道干式阻火器后增加失效预警装置，用于低浓度瓦斯细水雾输送系统中干式阻火器的安全报警。

其工作原理是：在阻火器失效预警装置阀体内，设置与瓦斯管道干式阻火器阻火芯材料相同但宽度不同的阻火带，在长期的水雾环境下阻火带被腐蚀，最后从缺口处断开，在弹簧的作用下接通电感式接内燃机与动力装置近开关发出报警信号，提示现场工作人员应停止低浓度瓦斯输送系统工作并检查阻火器阻火芯的性能状况，该信号同时传输到瓦斯抽放站。

为便于及时发现瓦斯管道干式阻火器的堵塞程度 ，设置瓦斯管道干式阻火器前后压差测量及报警装置，在阻火器失效预警装置及阻火器前后安装膜盒压力表，将压差信号传递给细水雾输送监控系统，可以直观的反映出阻火器的阻火芯脏堵程度并提醒操作人员及时清理阻火芯。

1.3 雾化水过滤装置瓦斯输送工艺流程中配置的细水雾发生器，是根据细水雾灭火机理及煤矿瓦斯的燃烧特性而进行研制的。其灭火机理-是冷却，细水雾颗粒气化吸热进行降温，终止燃烧；二是稀释，细水雾迅速蒸发，由液相变为气相，瓦斯气体被水汽稀释，抑制火焰传播。

现有的瓦斯细水雾输送工艺流程中，瓦斯气中的煤灰、粉尘会溶解在循环水中，容易造成水雾发生器喷头的锈蚀和堵塞，引起水雾发生器失效，从而使得部分细水雾发生器失去灭火和阻火的功能。为此，在雾化水池循环水泵前后的管路上增加水过滤器，同时在循环水进入单个细水雾发生器的分支管路上设置精细过滤器。另外，改进了雾化水池结构，在雾化水池增加了隔栅，将水雾发生器后的回水与水雾发生器的进水分开，通过隔栅将回水中的杂质分离出来，保证了供水管路里的水质清洁，延长管道泵、精细过滤器及水雾发生器、丝网除沫器、冷干机的使用寿命。

通过采取以上措施，可以明显减少进入细水雾发生器的循环水中的粉尘、铁锈、颗粒等杂质，减轻喷头的堵塞，并延长水雾发生器的维护周期和喷头的使用寿命，并且单个细水雾发生器前的精细过滤器还可以在不停止输送系统工作的前提下，通过关闭其前后侧阀门的方式逐个进行清理，清理时只是暂时停止被清理的水雾发生器的工作，仍能保证输送系统安全。

2 结 论改进后的低浓度瓦斯细水雾输送系统，用泡罩式溢流水封阻火器代替液位雷达自控水封阻火器，解决了原液位雷达自控水封阻火器上补排水电磁阀频繁开启损坏、液位检测雷达损坏及液位波动剧烈的问题；通过在干式阻火器后增加阻火器失效预警装置，确保其可靠工作，同时在干式阻火器前后增加压差测量装置，方便提醒阻火器清理及检修；通过在水管路上增加精细过滤器、在雾化水池中间增加隔栅，可以减少水雾发生器喷头的堵塞频率。以上措施可以减少水雾输送系统的故障点，确保输送系统可靠、安全、稳定运行，严格保证燃气内燃机电站及煤矿井下安全。