低濃度瓦斯輸送安全保障技術(shù)煤科總院重慶研究院

低濃度瓦斯保送平安保證技術(shù)胡千庭煤炭科學(xué)研討總院重慶研討院2021.9.3南昌全國(guó)煤礦瓦斯防治任務(wù)會(huì)議——政策解讀資料之三一、背景近些年我國(guó)煤礦瓦斯抽采量迅速上升，2005年23.5億m3，2021年已到達(dá)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〕。低濃度瓦斯接近熄滅爆炸濃度限，出于平安性思索，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)的開展思緒。2一、背景近些年低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的開展，使得煤礦利用低濃度瓦斯的積極性高漲，目前全國(guó)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，存在平安隱患；低濃度瓦斯即使不利用，在排放、保送和抽采過程同樣存在艱苦平安隱患；因此國(guó)外根本上不抽低濃度瓦斯，而我國(guó)近期內(nèi)難以做到；因此，研討低濃度瓦斯抽采、保送、利用、排放環(huán)節(jié)的平安保證技術(shù)并構(gòu)成系列規(guī)范能有效規(guī)范低濃度瓦斯抽采、排放、保送和發(fā)電利用各環(huán)節(jié)的平安行為，促進(jìn)瓦斯抽采利用產(chǎn)業(yè)的迅速開展，提升中國(guó)節(jié)能減排的技術(shù)程度。3二、技術(shù)思緒前提濃度低于30%的瓦斯必然存在熄滅和爆炸危險(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；低濃度瓦斯保送及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)表示抽瓦斯泵內(nèi)燃機(jī)組排空管保送管低濃度瓦斯源4二、技術(shù)思緒技術(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能夠防止遇到火源，萬(wàn)一遇到火源也要確保熄滅爆炸不向保送管路中傳播蔓延；控制低濃度瓦斯排放過程盡能夠防止遇到火源，萬(wàn)一遇到火源也要確保熄滅爆炸不向保送管路中傳播蔓延；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)部控制熄滅爆炸不向外傳播措施發(fā)動(dòng)機(jī)阻火防爆表示圖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安裝6、金屬波紋帶阻火器7、熄滅室重點(diǎn)依托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)組管熄滅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、水封式阻火泄爆安裝5、抑爆安裝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)組平安設(shè)備要求〔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)平安安裝，確保內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部熄滅爆炸波不向外傳播。三、技術(shù)措施7←爆炸波傳播方向瓦斯氣體保送方向→☆泄爆安裝?！钏槐O(jiān)控?！罱饘俜至骶W(wǎng)。水封阻火泄爆安裝泄爆口金屬網(wǎng)水三、技術(shù)措施8粉劑自動(dòng)噴粉抑爆安裝1、抑爆安裝噴嘴2、抑爆安裝貯粉筒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⒓夹g(shù)措施9阻爆泄爆安裝采用光電火焰?zhèn)鞲衅?、壓力控制傳感器、機(jī)電聯(lián)動(dòng)器結(jié)合控制自動(dòng)阻爆安裝動(dòng)作爆炸波傳播方向瓦斯氣流動(dòng)方向三、技術(shù)措施10確保排空管熄滅爆炸不向管路方向傳播措施1.火焰?zhèn)鞲衅?.壓力傳感器3.水封式阻火泄爆安裝4.自動(dòng)噴粉抑爆安裝5.泄爆器6.阻爆閥門7.截止閥排空管設(shè)計(jì)應(yīng)符合相關(guān)要求，并安裝防雷設(shè)備；靠進(jìn)氣側(cè)分別安裝水封阻火泄爆3、粉劑抑爆4、阻爆泄爆5、6、7三級(jí)平安安裝，確保排空管熄滅爆炸波不向管路方向傳播。三、技術(shù)措施11確保井下低濃度瓦斯抽采遇火熄滅爆炸不向保送管路中傳播井下自燃煤層低濃度瓦斯抽采時(shí)，應(yīng)采取控制發(fā)火的相應(yīng)措施；在接近抽采管入口100m以內(nèi)的管道上開場(chǎng)安設(shè)自動(dòng)噴粉抑爆安裝，每組抑爆安裝需安設(shè)2個(gè)噴粉罐，至少安設(shè)2組，組間間隔小于100m。三、技術(shù)措施12確保低濃度瓦斯在其他環(huán)節(jié)不遇到火源。瓦斯抽采站、輸氣站建筑和放空管應(yīng)滿足<建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范>的要求，設(shè)置防雷設(shè)備，分別裝設(shè)避雷帶或避雷針安裝。通往井下的抽采管路應(yīng)采取防雷和隔離措施。地面瓦斯保送管道應(yīng)采用埋地敷設(shè)，特殊情況需采用架空敷設(shè)時(shí)，在管道進(jìn)、出建筑物100m范圍內(nèi)，應(yīng)每隔25m左右接地1次，其接地電阻不應(yīng)大于20Ω。三、技術(shù)措施13確保低濃度瓦斯在其他環(huán)節(jié)不遇到火源。平安設(shè)備安設(shè)段管道應(yīng)選用鋼管，其他保送管道可選用非金屬管；瓦斯保送管應(yīng)采取防腐蝕、防漏氣、防砸壞、防靜電等措施。瓦斯保送管道與地面或地下建筑物、構(gòu)筑物或其他管線應(yīng)平安間隔應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求。瓦斯抽采泵房、輸氣站加壓機(jī)房和低濃度瓦斯管道系統(tǒng)中所選用的電器設(shè)備、儀表均應(yīng)滿足礦用防爆要求。非防爆設(shè)備和儀表應(yīng)集中安設(shè)到專門的儀表間〔或配電間〕，并采取相應(yīng)的隔離措施和消防措施。三、技術(shù)措施14確保低濃度瓦斯在其他環(huán)節(jié)不遇到火源。瓦斯利用設(shè)備端的輸瓦斯管道中應(yīng)安設(shè)防回流設(shè)備，防止抽采泵忽然停泵而出現(xiàn)回流。低濃度瓦斯保送系統(tǒng)不得設(shè)置緩沖罐；加壓設(shè)備應(yīng)選擇濕式緊縮機(jī)；抽采設(shè)備應(yīng)選擇濕式抽采泵；正壓保送時(shí)，保送壓力不宜超越20kPa，平安設(shè)備安設(shè)段，管內(nèi)氣體流速不宜大于10m/s；三、技術(shù)措施15確保低濃度瓦斯在其他環(huán)節(jié)不遇到火源。在保送管道系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置平安監(jiān)測(cè)控制設(shè)備；阻火、泄爆、抑爆、阻爆、監(jiān)測(cè)控制、非金屬管等相關(guān)產(chǎn)品性能、功能、質(zhì)量和安裝等要求均應(yīng)符合本系列相關(guān)產(chǎn)品規(guī)范的要求。三、技術(shù)措施16實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)〔測(cè)試系統(tǒng)，火焰、壓力等傳感器〕監(jiān)測(cè)控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四、實(shí)驗(yàn)情況17實(shí)驗(yàn)管道：設(shè)計(jì)壓力2.5MPa。DN500mm管道長(zhǎng)66.5m，DN700mm管道長(zhǎng)93.1m。四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管道實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)〔管道、配氣和攪拌安裝〕18四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)細(xì)水霧管道實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。19DN500DN700管道壓力峰值曲線圖實(shí)驗(yàn)義務(wù)管道中低濃度瓦斯熄滅爆炸傳播規(guī)律及阻爆特性四、實(shí)驗(yàn)情況20DN500DN700管道火焰?zhèn)鞑ニ俣惹€圖實(shí)驗(yàn)義務(wù)管道中低濃度瓦斯熄滅爆炸傳播規(guī)律及阻爆特性四、實(shí)驗(yàn)情況21DN500泄爆片沖破瞬間DN500火焰壓力從泄爆口釋放情況四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)義務(wù)水封阻火泄爆安裝實(shí)驗(yàn)火源不能經(jīng)過22DN500水封阻火泄爆安裝內(nèi)爆炸情況DN700水封阻火泄爆安裝過火情況四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)義務(wù)水封阻火泄爆安裝實(shí)驗(yàn)231—點(diǎn)火源2、3—自動(dòng)噴粉抑爆安裝傳感器4—抑爆器5、6、7—測(cè)試用火焰?zhèn)鞲衅髯詣?dòng)抑爆實(shí)驗(yàn)表示圖實(shí)驗(yàn)結(jié)果：?jiǎn)蝹€(gè)抑爆器有效滅火抑爆間隔≤6m四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)義務(wù)自動(dòng)噴粉抑爆安裝241.羅茨鼓風(fēng)機(jī)2.天然氣減壓閥3.混合器4.阻火器5.雷管點(diǎn)火點(diǎn)6&7.火焰速度監(jiān)測(cè)點(diǎn)〔1對(duì)〕8.水霧發(fā)生器9.阻火察看窗10.火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)11.水泵流量表12.水壓力表13.水泵14.水池15.旋風(fēng)脫水器16.重力脫水器17.閥門18.發(fā)電機(jī)組四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)義務(wù)細(xì)水霧抑爆實(shí)驗(yàn)對(duì)于DN500當(dāng)保送管道較長(zhǎng)〔長(zhǎng)于100m〕時(shí)，管道細(xì)水霧可有效熄滅爆炸火焰，可全部運(yùn)用不帶導(dǎo)流板的水霧發(fā)生器。25四、實(shí)驗(yàn)情況實(shí)驗(yàn)義務(wù)自動(dòng)阻爆器實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明：起爆點(diǎn)在20m以外均可勝利阻斷火源。26已構(gòu)成系列技術(shù)規(guī)范報(bào)批稿<煤礦低濃度瓦斯保送管道平安保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范><煤礦瓦斯往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電站平安技術(shù)要求><煤礦瓦斯往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件><煤礦用非金屬瓦斯抽放管通用技術(shù)條件><煤礦低濃度瓦斯與細(xì)水霧混合保送系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范><煤礦低濃度瓦斯氣水二相