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低浓度瓦斯输送管道细水雾抑爆机理及关键技术
[ 时间:2013-03-07 11:43:20 访问量:4045 打印 收藏 ]

目前,全国煤矿瓦斯抽采纯量有100亿m3,其中,50%为低浓度瓦斯。当瓦斯浓度在516%时,输送过程极具危险性,不能实现瓦斯利用,只能排空,造成能源浪费、大气污染。低浓度瓦斯发电是近年来研究形成的瓦斯利用技术,由于低浓度瓦斯安全输送技术问题没有彻底解决,从而严重制约着低浓度瓦斯发电领域的发展。

1)细水雾熄灭含障碍物油火的实验与模拟研究

1)定性分析了细水雾的灭火参数,基于流体力学守恒方程,建立了受限空间内部的能量产生、转移和损失模型,并给出了各种能量的计算方法。

2)自制了用于研究细水雾熄灭含网格形障碍物油火的实验平台。通过改变细水雾压力、火源与障碍物的距离、障碍物的遮盖率、以及障碍物之间的间距来研究细水雾熄灭含网格形障碍物油火特性。结果表明障碍物与火源的距离以及障碍物的遮盖率是影响灭火重要因素,得出了有效距离在油池火焰高度L1/2处及障碍物遮盖率为10%时,细水雾熄灭油火的时间最短。

3)在结合实验数据的基础上,利用火灾动力学模型,进行了细水雾抑制含障碍物火焰的数值模拟。并通过局部网格加密的方法,解决了粗糙网格划分下无法识别较小尺寸障碍物的困难,以及保证了运算精度。最后结合实验现象应用数值模拟结果,分析了实验中细水雾能有效熄灭障碍物油火的原因。

2)低浓度瓦斯输送管道细水雾抑爆系统

针对低浓度瓦斯安全输送机技术问题,结合细水雾灭火和抑爆基础研究成果,实验室开发了低浓度瓦斯输送管道细水雾抑爆系统(图1所示)。系统由水雾发生系统、瓦斯浓度检测与喷雾控制系统、除水系统、抑制瓦斯燃烧/爆炸添加剂等组成。

水雾发生系统产生含添加剂细水雾并送入输送管道,使浓度5-20%的瓦斯气体失爆。

瓦斯浓度检测与喷雾控制系统检测管道瓦斯浓度、实现对水泵的开停控制。当瓦斯浓度5-20%系统正常运行,当瓦斯浓度>20%时系统停止运行。

除水系统将管道内的水雾除掉,使瓦斯气体以干燥的形式送入发电机组,提高机组发电效率。

低浓度瓦斯输送管道细水雾抑爆系统已在国内10余个矿区使用,销售总产值达到4375万元。2008-2012年,总计发电5.29×108kw.h按目前每kw·h瓦斯发电的上网电价为0.55元计算,产生了2.9095亿元的巨大经济效益。按每m3纯瓦斯可发电3kw·h计算,目前已利用纯瓦斯量到达17633m3。由于这些瓦斯在输送过程中往往是以较低浓度(516%)的状态下存在的,极具危险性,给瓦斯利用造成很大的安全威胁,所以绝大部分排空,从而造成大气污染(主要是因瓦斯为仅次于CO2的温室气体)、能源大量浪费。因此,利用这些低浓度瓦斯进行发电,其社会、环境效益明显。

 


1  低浓度瓦斯输送管道细水雾抑爆系统示意图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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