專利名稱：一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合氣體的初步分離裝置及其應(yīng)用，特別涉及一種可廣泛適用于煤礦開采的低濃度排空抽放瓦斯中分離出較高濃度瓦斯氣的裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：
瓦斯，俗叫沼氣，學(xué)名叫做甲烷，本身是一種高品質(zhì)的清潔能源，也是一種重要的化工原料，在自然界中有很大的儲(chǔ)量。我國(guó)陸上埋深2000米以淺的煤層瓦斯資源量為31.46萬(wàn)億立方米，主要分布于24個(gè)省區(qū)，山西、貴州、新疆、陜西、內(nèi)蒙、甘肅、川黔滇邊界、兩淮等地區(qū)最豐富。到2004年底，已陸續(xù)探明瓦斯儲(chǔ)量1023億立方米。
2005年全國(guó)煤礦抽采瓦斯23億立方米，利用9億多立方米，利用率42，6％；2006年全國(guó)煤礦抽采瓦斯32.4億立方米，利用11.5億立方米，利用率35.5％；2007年的瓦斯抽采43億立方米，13.03億立方米，利用率30.3％。2008年全國(guó)煤礦瓦斯(煤層氣)抽采利用目標(biāo)抽采量56億立方米，利用量20億立方米。其中，煤礦井下瓦斯抽采量48億立方米，利用量15億立方米；地面煤層氣產(chǎn)能22億立方米，抽采量8億立方米，利用量5億立方米。到2010年，全國(guó)煤礦瓦斯抽采量達(dá)到100億立方米(其中井下抽采60億立方米，利用30億立方米)。當(dāng)前，我國(guó)煤礦約1.65萬(wàn)處，均采用機(jī)械通風(fēng)，通風(fēng)能力在3000m3/min至10000m3/min左右，煤礦安全規(guī)程規(guī)定礦井總排風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)0.75％，平均通風(fēng)能力按5000m3/min，總回風(fēng)流瓦斯?jié)舛劝?.3％計(jì)算，則全年我國(guó)煤礦風(fēng)排瓦斯量為1283.04億立方米。大量的甲烷排放，不僅對(duì)全球氣候變化造成影響，同時(shí)也損失了大量的清潔能源，由于相對(duì)密度較小(密度為0.716kg/m3，空氣密度為1.29kg/m3)將上升至大氣層頂部。造成大氣層外層臭氧層的破壞，造成嚴(yán)重環(huán)境污染問(wèn)題(溫室效應(yīng))。目前普遍認(rèn)識(shí)是，由于煤礦乏風(fēng)甲烷含量極低，如果進(jìn)行分離提純，耗能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)獲取甲烷的能量，很不經(jīng)濟(jì)。另外這種濃度的甲烷不能直接燃燒，所以長(zhǎng)期以來(lái)只能排空，造成了巨大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，當(dāng)然，也不乏研究者，國(guó)內(nèi)外對(duì)低濃度瓦斯利用技術(shù)僅考慮用于輔助燃燒或直接作為主要燃料燃燒，并著手研究低濃度瓦斯安全輸送技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定煤礦瓦斯排放控制標(biāo)準(zhǔn)，而阜礦集團(tuán)王營(yíng)礦北風(fēng)井乏風(fēng)氧化裝置進(jìn)行煤礦工業(yè)性試驗(yàn)，已氧化甲烷10萬(wàn)立方米，減排二氧化碳1200噸。我國(guó)煤礦抽放瓦斯利用率低主要是低濃度瓦斯利用不夠，而制約低濃度瓦斯利用的主要因素之一就是技術(shù)。如果不在思維方法和技術(shù)上突破，這種局面將長(zhǎng)期持續(xù)下去。低濃度瓦斯的有效利用必須解決的難題是一是如何使實(shí)現(xiàn)低及極低濃度瓦斯向高濃度轉(zhuǎn)變，二是轉(zhuǎn)變過(guò)程中必須不耗能或少耗能。
如果能將煤礦中排空的瓦斯氣體和空氣分離，并加以回收利用，無(wú)論是其社會(huì)效益，還是經(jīng)濟(jì)效益，都將是非常可觀的。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決煤礦中通風(fēng)排放和抽放排放的低濃度瓦斯造成的能源極大浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的破壞問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含氧低濃度瓦斯氣變換裝置，耗能極低或可不耗能，可以有效從煤礦開采過(guò)程中的低濃度含空氣瓦斯氣中分離出較高濃度瓦斯氣，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的有效利用，減少瓦斯對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明還提供一種該裝置的應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，該發(fā)明采用如下技術(shù)方案 一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置，包括有一個(gè)密閉的容器，其上設(shè)有低濃度含氧瓦斯氣進(jìn)氣口，高濃度瓦斯排氣口以及空氣排放口。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所述較高濃度瓦斯排氣口設(shè)在密閉性容器的頂部位置，低濃度含空氣瓦斯氣進(jìn)氣口、空氣排放口設(shè)在容器的底端位置。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在所述密閉容器中可以設(shè)置一些減速擋板，加速瓦斯與含氧空氣間的分離(分層)。
本發(fā)明的工作原理在于，利用瓦斯密度比空氣密度小的性質(zhì)，在靜止或低速狀態(tài)下，在一定空間范圍內(nèi)，密度小的氣體與密度大的氣體會(huì)自動(dòng)分離，形成上下層狀分布，從而實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛茸儩獾哪康摹＞唧w做法是，將煤礦主扇排放或抽放的較大速度的低濃度含空氣瓦斯氣(源料氣)引入到一個(gè)密封的容器中，通過(guò)設(shè)置的減速裝置將混合氣體的速度降至最低，并經(jīng)過(guò)一定的距離，實(shí)現(xiàn)瓦斯與含氧空氣將上下分離。容器上端聚集的是濃度較高的瓦斯，其濃度非常高，這部分氣體抽取出來(lái)，可以通過(guò)其他方式另行處理(發(fā)電、民用、液化、送入輸氣主管等)，使其變廢為寶，有效利用；氧氣等其它混合氣體則通過(guò)排空口加以排出。高濃度瓦斯氣出口與混合氣體的排空口的面積按一定的比例設(shè)計(jì)，可以保持含氧瓦斯氣(源氣)收集、高濃度瓦斯氣抽取的流量連續(xù)。
本發(fā)明的原理比較簡(jiǎn)單，但卻具有非常大的實(shí)用性。
本發(fā)明提供的一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置的具體應(yīng)用，應(yīng)至少包括兩組，以進(jìn)一步保持含氧瓦斯氣(源料氣)收集、高濃度瓦斯氣抽取的流量連續(xù)。
本發(fā)明的積極效果在于1、對(duì)于煤礦主扇排放或抽放的低濃度含空氣瓦斯氣體，通過(guò)自動(dòng)分離，可以抽出較高濃度的瓦斯氣體供進(jìn)一步利用，避免了瓦斯排空造成的能源浪費(fèi)，同時(shí)又大大減少對(duì)環(huán)境的污染；2、本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，便于廣泛應(yīng)用。



下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明含氧瓦斯氣濃度變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明含氧瓦斯氣濃度變換裝置的工作原理圖。
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中的A-A剖視圖。
圖5是本發(fā)明的應(yīng)用示意圖。
其中標(biāo)號(hào)為 1-密閉性容器10-含氧瓦斯氣入口， 11-高濃度瓦斯排氣口， 12-排空口， 13-減速擋板。

具體實(shí)施例方式 如圖1所示，本發(fā)明的低濃度含空氣(氧氣)瓦斯氣濃度變換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括一個(gè)密閉性的容器，一側(cè)為含空氣瓦斯氣(源料氣)進(jìn)氣口，中部頂端是高濃度瓦斯排氣口，另一側(cè)是空氣排放口。
如圖2所示，本發(fā)明低濃度含空氣瓦斯氣濃度變換裝置的工作原理圖。含空氣瓦斯氣(源料氣)在密封的容器中，經(jīng)過(guò)低速分離，瓦斯與含氧空氣將上下分離或者說(shuō)，容器中將上下分層。上層為高濃度的瓦斯，這部分氣體抽取出來(lái)，可以通過(guò)其他方式另行處理(發(fā)電、民用、液化、送入輸氣主管等)，使其變廢為寶，有效利用；為了使該裝置能夠持續(xù)運(yùn)作，底部主要是空氣，如果有瓦斯，則其含量也非常低，這部分氣體可通過(guò)排空口加以排出。
圖3所示的實(shí)施例中，其左側(cè)低濃度含空氣瓦斯氣(源料氣)進(jìn)氣口10其采用水平進(jìn)氣方式，高濃度瓦斯排氣口11設(shè)在中部頂端，空氣排空口12設(shè)在右側(cè)。圖4是圖3中的A-A剖視圖?？梢钥闯鲈诿荛]容器1中設(shè)置有減速擋板13。
為了保持含氧瓦斯氣(源料氣)收集、高濃度瓦斯氣抽取的流量連續(xù)，本發(fā)明在使用中應(yīng)至少包括兩組。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用示意圖。
以上為本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域(利用氣體密度實(shí)現(xiàn)低濃度氣體的自動(dòng)分離)的普通技術(shù)人員能夠顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種含氧瓦斯氣濃度變換裝置，其特征在于，包括有一個(gè)密閉性容器(1)，其上設(shè)有含氧瓦斯氣進(jìn)氣口(10)，高濃度瓦斯排氣口(11)以及空氣排空口(12)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氧瓦斯氣濃度變換裝置，其特征在于所述高濃度瓦斯排氣口(11)設(shè)在密閉性容器(1)的頂部位置，含氧瓦斯氣進(jìn)氣口(10)、空氣排空口(12)設(shè)在密閉性容器(1)的底端位置。
3、根據(jù)權(quán)利要求1或2要求所述的含氧瓦斯氣濃度變換裝置，其特征在于所述密閉性容器(11)中設(shè)有減速擋板(13)。
4、一種如權(quán)利要求1所述的含氧瓦斯氣濃度變換裝置的應(yīng)用，其特征在于，應(yīng)至少包括兩組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合氣體的初步分離裝置及其應(yīng)用，特別涉及一種可廣泛適用于煤礦開采的低濃度排空抽放瓦斯中分離出較高濃度瓦斯氣的裝置及其應(yīng)用，利用瓦斯密度比空氣密度小的性質(zhì)，在靜止或低速狀態(tài)下，在一定空間范圍內(nèi)，密度小的氣體與密度大的氣體會(huì)自動(dòng)分離，形成上下層狀分布，從而實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛茸儩獾哪康摹Ｔ撗b置耗能極低或可不耗能，可以有效從煤礦開采過(guò)程中的低濃度含空氣瓦斯氣中分離出較高濃度瓦斯氣，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯的有效利用，減少瓦斯對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)E21F7/00GK101240716SQ200810065499
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者軍 徐 申請(qǐng)人:軍 徐, 章利呈