低濃度瓦斯重慶煤科院輸送管道隔爆、抑爆裝置

低濃度瓦斯輸送安全保障技術(shù)胡千庭煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院2009.9.3南昌全國煤礦瓦斯防治工作會(huì)議——政策解讀材料之三1一、背景近些年我國煤礦瓦斯抽采量迅速上升，2005年23.5億m3，2008年已達(dá)到52億m3。然而，約80%的瓦斯是采用卸壓抽和采空區(qū)抽瓦斯的方法獲得，抽出瓦斯的濃度較低，55%以上的抽采瓦斯?jié)舛鹊陀?0%（定義為低濃度瓦斯）。

低濃度瓦斯接近燃燒爆炸濃度限，出于安全性考慮，現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定：濃度低于30%的瓦斯不得利用。

使得抽采瓦斯的利用率在逐年下降。不符合節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展思路。2一、背景近些年低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，使得煤礦利用低濃度瓦斯的積極性高漲，目前全國已安裝數(shù)百套瓦斯發(fā)電機(jī)組，其中不乏利用濃度低于30%的瓦斯，存在安全隱患；低濃度瓦斯即使不利用，在排放、輸送和抽采過程同樣存在重大安全隱患；因而國外基本上不抽低濃度瓦斯，而我國近期內(nèi)難以做到；因而，研究低濃度瓦斯抽采、輸送、利用、排放環(huán)節(jié)的安全保障技術(shù)并形成系列標(biāo)準(zhǔn)能有效規(guī)范低濃度瓦斯抽采、排放、輸送和發(fā)電利用各環(huán)節(jié)的安全行為，促進(jìn)瓦斯抽采利用產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，提升中國節(jié)能減排的技術(shù)水平。3二、技術(shù)思路前提濃度低于30%的瓦斯必然存在燃燒和爆炸危險(xiǎn)；瓦斯內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的原理主要是利用瓦斯的爆炸特性；低濃度瓦斯輸送及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)示意抽瓦斯泵內(nèi)燃機(jī)組排空管輸送管低濃度瓦斯源4二、技術(shù)思路技術(shù)關(guān)鍵控制內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的爆炸僅局限于內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部，確保不向外傳播蔓延；控制井下低濃度瓦斯抽采過程中盡可能避免遇到火源，萬一遇到火源也要確保燃燒爆炸不向輸送管路中傳播蔓延；控制低濃度瓦斯排放過程盡可能避免遇到火源，萬一遇到火源也要確保燃燒爆炸不向輸送管路中傳播蔓延；確保低濃度瓦斯在其他環(huán)節(jié)不遇到火源。5脫水器三、技術(shù)措施內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部控制燃燒爆炸不向外傳播措施發(fā)動(dòng)機(jī)阻火防爆示意圖1、金屬波紋帶阻火器2、電磁閥3、調(diào)壓閥4、防爆止回閥5、瓦斯與空氣增壓中冷裝置6、金屬波紋帶阻火器7、燃燒室重點(diǎn)依靠1和6兩級(jí)阻火器減弱火源和爆炸波向瓦斯管方向傳播金屬波紋帶阻火器

6確保內(nèi)燃機(jī)組管燃燒爆炸不向外傳播措施1、脫水器2、火焰?zhèn)鞲衅?、壓力傳感器4、水封式阻火泄爆裝置5、抑爆裝置6、泄爆器7、阻爆閥門8、截止閥

以脫水器為界，靠機(jī)組側(cè)屬機(jī)組安全設(shè)施要求（每臺(tái)機(jī)組兩個(gè)阻火器），靠進(jìn)氣側(cè)分別安裝水封阻火泄爆4、粉劑或水霧抑爆5、阻爆泄爆6、7、8三級(jí)安全裝置，確保內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部燃燒爆炸波不向外傳播。三、技術(shù)措施7←爆炸波傳播方向瓦斯氣體輸送方向→☆泄爆裝置。

☆水位監(jiān)控。☆金屬分流網(wǎng)。水封阻火泄爆裝置泄爆口金屬網(wǎng)水三、技術(shù)措施8粉劑自動(dòng)噴粉抑爆裝置1、抑爆裝置噴嘴2、抑爆裝置貯粉筒3、滅火劑緩沖器4、氣體發(fā)生器5、接線端6、電纜線7、控制器8、紫外火焰?zhèn)鞲衅魅?、技術(shù)措施9阻爆泄爆裝置采用光電火焰?zhèn)鞲衅?、壓力控制傳感器、機(jī)電聯(lián)動(dòng)器聯(lián)合控制自動(dòng)阻爆裝置動(dòng)作爆炸波傳播方向瓦斯氣流動(dòng)方向三、技術(shù)措施10確保排空管燃燃燒爆炸不向向管路方向傳傳播措施1.火焰?zhèn)鞲衅?.壓力傳感器3.水封式阻火泄泄爆裝置4.自動(dòng)噴粉抑爆爆裝置5.泄爆器6.阻爆閥門7.截止閥排空管設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)符合相關(guān)要要求，并安裝裝防雷設(shè)施；；靠進(jìn)氣側(cè)分別別安裝水封阻阻火泄爆3、粉劑抑爆4、阻爆泄爆5、6、7三級(jí)安全裝置置，確保排空空管燃燒爆炸炸波不向管路路方向傳播。。三、技術(shù)措施施11確保井下低濃濃度瓦斯抽采采遇火燃燒爆爆炸不向輸送送管路中傳播播井下自自燃煤煤層低低濃度度瓦斯斯抽采采時(shí)，，應(yīng)采采取控控制發(fā)發(fā)火的的相應(yīng)應(yīng)措施施；在靠近近抽采采管入入口100m以內(nèi)的的管道道上開開始安安設(shè)自自動(dòng)噴噴粉抑抑爆裝裝置，，每組組抑爆爆裝置置需安安設(shè)2個(gè)噴粉粉罐，，至少少安設(shè)設(shè)2組，組組間距距離小小于100m。三、技技術(shù)措措施12確保低低濃度度瓦斯斯在其其他環(huán)環(huán)節(jié)不不遇到到火源源。瓦斯抽抽采站站、輸輸氣站站建筑筑和放放空管管應(yīng)滿滿足《建筑物物防雷雷設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范》的要求求，設(shè)設(shè)置防防雷設(shè)設(shè)施，，分別別裝設(shè)設(shè)避雷雷帶或或避雷雷針裝裝置。。通往往井下下的抽抽采管管路應(yīng)應(yīng)采取取防雷雷和隔隔離措措施。。地面瓦瓦斯輸輸送管管道應(yīng)應(yīng)采用用埋地地敷設(shè)設(shè)，特特殊情情況需需采用用架空空敷設(shè)設(shè)時(shí)，，在管管道進(jìn)進(jìn)、出出建筑筑物100m范圍內(nèi)內(nèi)，應(yīng)應(yīng)每隔隔25m左右接接地1次，其其接地地電阻阻不應(yīng)應(yīng)大于于20ΩΩ。三、技技術(shù)措措施13確保低低濃度度瓦斯斯在其其他環(huán)環(huán)節(jié)不不遇到到火源源。安全設(shè)設(shè)施安安設(shè)段段管道道應(yīng)選選用鋼鋼管，，其他他輸送送管道道可選選用非非金屬屬管；；瓦斯斯輸送送管應(yīng)應(yīng)采取取防腐腐蝕、、防漏漏氣、、防砸砸壞、、防靜靜電等等措施施。瓦斯輸輸送管管道與與地面面或地地下建建筑物物、構(gòu)構(gòu)筑物物或其其他管管線應(yīng)應(yīng)安全全距離離應(yīng)符符合相相關(guān)規(guī)規(guī)范要要求。。瓦斯抽抽采泵泵房、、輸氣氣站加加壓機(jī)機(jī)房和和低濃濃度瓦瓦斯管管道系系統(tǒng)中中所選選用的的電器器設(shè)備備、儀儀表均均應(yīng)滿滿足礦礦用防防爆要要求。。非防防爆設(shè)設(shè)備和和儀表表應(yīng)集集中安安設(shè)到到專門門的儀儀表間間（或或配電電間）），并并采取取相應(yīng)應(yīng)的隔隔離措措施和和消防防措施施。三、技技術(shù)措措施14確保低低濃度度瓦斯斯在其其他環(huán)環(huán)節(jié)不不遇到到火源源。瓦斯利利用設(shè)設(shè)施端端的輸輸瓦斯斯管道道中應(yīng)應(yīng)安設(shè)設(shè)防回回流設(shè)設(shè)施，，防止止抽采采泵突突然停停泵而而出現(xiàn)現(xiàn)回流流。低濃度度瓦斯斯輸送送系統(tǒng)統(tǒng)不得得設(shè)置置緩沖沖罐；；加壓設(shè)設(shè)備應(yīng)應(yīng)選擇擇濕式式壓縮縮機(jī)；；抽采設(shè)設(shè)備應(yīng)應(yīng)選擇擇濕式式抽采采泵；；正壓輸輸送時(shí)時(shí)，輸輸送壓壓力不不宜超超過20kPa，安全全設(shè)施施安設(shè)設(shè)段，，管內(nèi)內(nèi)氣體體流速速不宜宜大于于10m/s；三、技技術(shù)措措施15確保低低濃度度瓦斯斯在其其他環(huán)環(huán)節(jié)不不遇到到火源源。在輸送送管道道系統(tǒng)統(tǒng)中應(yīng)應(yīng)設(shè)置置安全全監(jiān)測(cè)測(cè)控制制設(shè)施施；阻火、、泄爆爆、抑抑爆、、阻爆爆、監(jiān)監(jiān)測(cè)控控制、、非金金屬管管等相相關(guān)產(chǎn)產(chǎn)品性性能、、功能能、質(zhì)質(zhì)量和和安裝裝等要要求均均應(yīng)符符合本本系列列相關(guān)關(guān)產(chǎn)品品標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的要要求。。三、技技術(shù)措措施16試驗(yàn)系系統(tǒng)數(shù)據(jù)采采集系系統(tǒng)（（測(cè)試試系統(tǒng)統(tǒng)，，火焰焰、壓壓力等等傳感感器））監(jiān)測(cè)控控制數(shù)數(shù)據(jù)采采集系系統(tǒng)四、試試驗(yàn)情情況17試驗(yàn)管管道：：設(shè)計(jì)壓壓力2.5MPa。DN500mm管道長長66.5m，DN700mm管道長長93.1m。四、試試驗(yàn)情情況試驗(yàn)系系統(tǒng)管道試試驗(yàn)系系統(tǒng)（（管道道、配配氣和和攪拌拌裝置置）18四、試試驗(yàn)情情況試驗(yàn)系系統(tǒng)細(xì)水霧霧管道道試驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)。19DN500DN700管道壓壓力峰峰值曲曲線圖圖試驗(yàn)任任務(wù)管道中中低濃濃度瓦瓦斯燃燃燒爆爆炸傳傳播規(guī)規(guī)律及及阻爆爆特性性四、試試驗(yàn)情情況20DN500DN700管道火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣惹€圖圖試驗(yàn)任任務(wù)管道中中低濃濃度瓦瓦斯燃燃燒爆爆炸傳傳播規(guī)規(guī)律及及阻爆爆特性性四、試試驗(yàn)情情況21DN500泄爆片片沖破破瞬間間DN500火焰壓壓力從從泄爆爆口釋釋放情情況四、試試驗(yàn)情情況試驗(yàn)任任務(wù)水封阻阻火泄泄爆裝裝置試試驗(yàn)火源不不能通通過22DN500水封阻阻火泄泄爆裝裝置內(nèi)內(nèi)爆炸炸情況況DN700水封封阻阻火火泄泄爆爆裝裝置置過過火火情情況況四、、試試驗(yàn)驗(yàn)情情況況試驗(yàn)驗(yàn)任任務(wù)務(wù)水封封阻阻火火泄泄爆爆裝裝置置試試驗(yàn)驗(yàn)231——點(diǎn)火火源源2、3——自動(dòng)動(dòng)噴噴粉粉抑抑爆爆裝裝置置傳傳感感器器4——抑爆爆器器5、6、7——測(cè)試試用用火火焰焰?zhèn)鱾鞲懈衅髌髯詣?dòng)動(dòng)抑抑爆爆試試驗(yàn)驗(yàn)示示意意圖圖試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)果果：：?jiǎn)螁蝹€(gè)個(gè)抑抑爆爆器器有有效效滅滅火火抑抑爆爆距距離離≤6m四、、試試驗(yàn)驗(yàn)情情況況試驗(yàn)驗(yàn)任任務(wù)務(wù)自動(dòng)動(dòng)噴噴粉粉抑抑爆爆裝裝置置241.羅茨茨鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)2.天然然氣氣減減壓壓閥閥3.混合合器器4.阻火火器器5.雷管管點(diǎn)點(diǎn)火火點(diǎn)點(diǎn)6&7.火焰焰速速度度監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)（（1對(duì)））8.水霧霧發(fā)發(fā)生生器器9.阻火火觀觀察察窗窗10.火焰焰監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)11.水泵泵流流量量表表12.水壓壓力力表表13.水泵泵14.水池池15.旋風(fēng)風(fēng)脫脫水水器器16.重力力脫脫水水器器17.閥門門18.發(fā)電電機(jī)機(jī)組組四、、試試驗(yàn)驗(yàn)情情況況試驗(yàn)驗(yàn)任任務(wù)務(wù)細(xì)水水霧霧抑抑爆爆試試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)于于DN500當(dāng)輸輸送送管管道道較較長長（（長長于于100m）時(shí)時(shí)，，管管道道細(xì)細(xì)水水霧霧可可有有效效熄熄滅滅爆爆炸炸火火焰焰，，可可全全部部使使用用不不帶帶導(dǎo)導(dǎo)流流板板的的水水霧霧發(fā)發(fā)生生器器。。25四、、試試驗(yàn)驗(yàn)情情況況試驗(yàn)驗(yàn)任任務(wù)務(wù)自動(dòng)動(dòng)阻阻爆爆器器試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果表表明明：：起起爆爆點(diǎn)點(diǎn)在在20m以外外均均可可成成功功阻阻斷斷火火源源。。26已形形成成系系列列技技術(shù)術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)報(bào)報(bào)批批稿稿《煤礦礦低低濃濃度度瓦瓦斯斯輸輸送送管管道道安安全全保保障障系系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)規(guī)范范》《煤礦礦瓦瓦斯斯往往復(fù)復(fù)式式內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)發(fā)發(fā)電電站站安安全全技技術(shù)術(shù)要要求求》《煤礦礦瓦瓦斯斯往往復(fù)復(fù)式式內(nèi)內(nèi)燃燃機(jī)機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)的的交交流流發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)組組通通用用技技術(shù)術(shù)條條件件》《煤礦礦用用非非金金屬屬瓦瓦斯斯抽抽放放管管通通用用技技術(shù)術(shù)條條件件》《煤礦礦低