一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置及方法，包括瓦斯抽采管Ⅰ、瓦斯抽采管Ⅱ、脱水仓和净化仓，将从高硫煤层抽采出的瓦斯与硫化氢混合气体先经过脱水仓，此时混合气体内的水和煤渣会沉降在脱水仓内，完成对混合气体的过滤作用；然后混合气体经过净化仓，净化仓内的碳酸钠溶液和硫化氢气体反应后生成硫氢化钠、水和二氧化碳，且硫氢化钠易溶于水中；从而实现对硫化氢气体的净化作用；最后瓦斯气体进入瓦斯抽采管Ⅱ，在经过净化膜时，剩余硫化氢气体与氧化锌反应被吸收，最后瓦斯气体通过干燥膜将水分吸收后，完成瓦斯气体的净化及脱水过程，因此本发明专利技术能保证抽采出的瓦斯气体的纯净度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置及方法
本专利技术涉及一种硫化氢净化装置及方法，具体是一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置及方法。
技术介绍
煤层中的瓦斯既是一种危险源，又是一种清洁能源，大多数高瓦斯矿井通过抽采对煤层中的瓦斯加以利用。针对高硫煤层，瓦斯气体中含有大量硫化氢气体，作为一种酸性有毒有害气体，硫化氢极易腐蚀瓦斯抽采管路。煤层注碱固硫是一种有效的硫化氢治理方法，然而，碱液难以在致密的煤层中渗透，碱液与煤体接触面积有限，从而导致抽采出的瓦斯气体中仍然残留大量硫化氢。当前对煤矿硫化氢的治理多集中在煤层硫化氢异常富集和巷道风流硫化氢净化等方面，而没有考虑瓦斯抽采管路中硫化氢气体的处理。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置及方法，能在煤层抽采瓦斯过程中对硫化氢气体进行净化，同时能对瓦斯气体进行脱水和煤渣过滤，最终保证抽采出的瓦斯气体的纯净度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，包括瓦斯抽采管Ⅰ、瓦斯抽采管Ⅱ、脱水仓和净化仓，所述脱水仓包括仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均竖直固定在仓体Ⅰ的上端、且进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均与仓体Ⅰ内部连通，使仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ组成U型结构；进气管Ⅰ侧部开设装有通气阀Ⅰ的通气口，进气管Ⅰ内部装有液位传感器Ⅰ，用于监测脱水仓内的水位；仓体Ⅰ侧部装有排水管Ⅰ，排水管Ⅰ上装有排水阀Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ分别装有阀门A和阀门B；所述净化仓包括仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均竖直固定在仓体Ⅱ的上端、且进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均与仓体Ⅱ内部连通，使仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ组成U型结构；进气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅱ的通气口，出气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅲ的通气口，进气管Ⅱ内部装有液位传感器Ⅱ，用于监测净化仓内的水位；仓体Ⅱ侧部装有排水管Ⅱ，排水管Ⅱ上装有排水阀Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ分别装有阀门C和阀门D；净化仓内盛有碳酸钠溶液、且液面达到液位传感器Ⅱ所处位置，所述仓体Ⅱ内装有浓度传感器，用于实时监测碳酸钠溶液的浓度值；所述瓦斯抽采管Ⅰ与进气管Ⅰ连通，出气管Ⅰ和进气管Ⅱ通过连接管连通，出气管Ⅱ与瓦斯抽采管Ⅱ连通；瓦斯抽采管Ⅱ内装有净化膜和干燥膜，净化膜内填充有硫化氢吸收剂；干燥膜内填充有干燥剂。进一步，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ的底部均为倾斜设置。采用这种设置方便脱水仓和净化仓内的液体分别通过排水管Ⅰ和排水管Ⅱ排出。进一步，所述硫化氢吸收剂为氧化锌；干燥剂为活性氧化铝。氧化锌在遇到硫化氢时能与其反应生成硫化锌和水，从而实现硫化氢吸收的作用；活性氧化铝能将水吸附，从而实现脱水干燥的作用。一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置的使用方法，具体步骤为：①初始状态时阀门A、阀门B、阀门C、阀门D、排水阀Ⅰ、排水阀Ⅱ、通气阀Ⅰ、通气阀Ⅱ和通气阀Ⅲ均处于关闭状态，打开通气阀Ⅱ和通气阀Ⅲ，此时通过通气阀Ⅱ向净化仓内注入浓度为2％的碳酸钠溶液，当液位传感器Ⅱ检测到溶液时停止注液，并关闭通气阀Ⅱ和通气阀Ⅲ，完成碳酸钠溶液的注入过程；②将瓦斯抽采管Ⅰ与煤层抽采管连通，同时将瓦斯抽采管Ⅱ与抽采泵连通，然后打开阀门A、阀门B、阀门C和阀门D，此时开启抽采泵对瓦斯进行抽采，煤层内部的瓦斯混合气体在抽采负压作用下，依次通过瓦斯抽采管Ⅰ、脱水仓、连接管、净化仓和瓦斯抽采管Ⅱ，其中瓦斯混合气体在经过脱水仓时混合的水和煤渣通过重力作用沉降在脱水仓内，然后经过脱水仓处理后的瓦斯混合气体在经过净化仓时，其中大部分的硫化氢气体会与碳酸钠溶液进行化学反应被吸收(硫化氢和碳酸钠溶液反应后能生成硫氢化钠、水和二氧化碳，且硫氢化钠易溶于水中；从而实现对硫化氢气体的净化作用)，然后剩余硫化氢气体随瓦斯气体进入瓦斯抽采管Ⅱ，在经过净化膜时，剩余硫化氢气体与氧化锌反应被吸收，最后瓦斯气体通过干燥膜将水分吸收后，完成瓦斯气体的净化及脱水过程；③持续进行瓦斯抽采的净化及脱水过程中，当液位传感器Ⅰ检测到水时，关闭阀门A和阀门B，并打开通气阀Ⅰ和排水阀Ⅰ，使脱水仓内的水和煤渣经过排水管Ⅰ流出，完成后关闭通气阀Ⅰ和排水阀Ⅰ，并打开阀门A和阀门B，继续进行瓦斯抽采；④当液位传感器Ⅱ未检测的溶液时(即碳酸钠溶液的液位低于液位传感器Ⅱ以下)或浓度传感器检测到碳酸钠溶液浓度低于0.5％时，关闭阀门C和阀门D，并打开通气阀Ⅱ和排水阀Ⅱ，使净化仓内的溶液经过排水管Ⅱ流出，完成后重复①中碳酸钠溶液的注入过程，接着打开阀门C和阀门D，继续进行瓦斯抽采。与现有技术相比，本专利技术采用瓦斯抽采管Ⅰ、瓦斯抽采管Ⅱ、脱水仓和净化仓相结合方式，将从高硫煤层抽采出的瓦斯与硫化氢混合气体先经过脱水仓，此时混合气体内的水和煤渣受重力作用会沉降在脱水仓内，完成对混合气体的过滤作用；然后混合气体经过净化仓，净化仓内的碳酸钠溶液和硫化氢气体反应后生成硫氢化钠、水和二氧化碳，且硫氢化钠易溶于水中；从而实现对硫化氢气体的净化作用；最后瓦斯气体进入瓦斯抽采管Ⅱ，在经过净化膜时，剩余硫化氢气体与氧化锌反应被吸收，最后瓦斯气体通过干燥膜将水分吸收后，完成瓦斯气体的净化及脱水过程。本专利技术能在煤层抽采瓦斯过程中对硫化氢气体进行净化，同时能对瓦斯气体进行脱水和煤渣过滤，最终保证抽采出的瓦斯气体的纯净度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中：1、瓦斯抽采管Ⅰ，2、脱水仓，3、净化仓，4、连接管，5、阀门A，6、通气阀Ⅰ，7、液位传感器Ⅰ，8、排水阀Ⅰ，9、排水管Ⅰ，10、阀门B，11、阀门C，12、通气阀Ⅱ，13、液位传感器Ⅱ，14、排水阀Ⅱ，15、排水管Ⅱ，16、浓度传感器，17、通气阀Ⅲ，18、阀门D，19、净化膜，20、干燥膜，21、瓦斯抽采管Ⅱ。具体实施方式下面将对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，包括瓦斯抽采管Ⅰ1、瓦斯抽采管Ⅱ21、脱水仓2和净化仓3，所述脱水仓2包括仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均竖直固定在仓体Ⅰ的上端、且进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均与仓体Ⅰ内部连通，使仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ组成U型结构；进气管Ⅰ侧部开设装有通气阀Ⅰ6的通气口，进气管Ⅰ内部装有液位传感器Ⅰ7，用于监测脱水仓2内的水位；仓体Ⅰ侧部装有排水管Ⅰ9，排水管Ⅰ上装有排水阀Ⅰ8，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ分别装有阀门A5和阀门B10；所述净化仓3包括仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均竖直固定在仓体Ⅱ的上端、且进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均与仓体Ⅱ内部连通，使仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ组成U型结构；进气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅱ12的通气口，出气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅲ17的通气口，进气管Ⅱ内部装有液位传感器Ⅱ13，用于监测净化仓3内的水位；仓体Ⅱ侧部装有排水管Ⅱ15，排水管Ⅱ15上装有排水阀Ⅱ14，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ分别装有阀门C11和阀门D18；净化仓3内盛有碳酸钠溶液、且液面达到液位传感器Ⅱ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，其特征在于，包括瓦斯抽采管Ⅰ、瓦斯抽采管Ⅱ、脱水仓和净化仓，/n所述脱水仓包括仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均竖直固定在仓体Ⅰ的上端、且进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均与仓体Ⅰ内部连通，使仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ组成U型结构；进气管Ⅰ侧部开设装有通气阀Ⅰ的通气口，进气管Ⅰ内部装有液位传感器Ⅰ，用于监测脱水仓内的水位；仓体Ⅰ侧部装有排水管Ⅰ，排水管Ⅰ上装有排水阀Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ分别装有阀门A和阀门B；/n所述净化仓包括仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均竖直固定在仓体Ⅱ的上端、且进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均与仓体Ⅱ内部连通，使仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ组成U型结构；进气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅱ的通气口，出气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅲ的通气口，进气管Ⅱ内部装有液位传感器Ⅱ，用于监测净化仓内的水位；仓体Ⅱ侧部装有排水管Ⅱ，排水管Ⅱ上装有排水阀Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ分别装有阀门C和阀门D；净化仓内盛有碳酸钠溶液、且液面达到液位传感器Ⅱ所处位置，所述仓体Ⅱ内装有浓度传感器，用于实时监测碳酸钠溶液的浓度值；/n所述瓦斯抽采管Ⅰ与进气管Ⅰ连通，出气管Ⅰ和进气管Ⅱ通过连接管连通，出气管Ⅱ与瓦斯抽采管Ⅱ连通；瓦斯抽采管Ⅱ内装有净化膜和干燥膜，净化膜内填充有硫化氢吸收剂；干燥膜内填充有干燥剂。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，其特征在于，包括瓦斯抽采管Ⅰ、瓦斯抽采管Ⅱ、脱水仓和净化仓，
所述脱水仓包括仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均竖直固定在仓体Ⅰ的上端、且进气管Ⅰ和出气管Ⅰ均与仓体Ⅰ内部连通，使仓体Ⅰ、进气管Ⅰ和出气管Ⅰ组成U型结构；进气管Ⅰ侧部开设装有通气阀Ⅰ的通气口，进气管Ⅰ内部装有液位传感器Ⅰ，用于监测脱水仓内的水位；仓体Ⅰ侧部装有排水管Ⅰ，排水管Ⅰ上装有排水阀Ⅰ，进气管Ⅰ和出气管Ⅰ分别装有阀门A和阀门B；
所述净化仓包括仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均竖直固定在仓体Ⅱ的上端、且进气管Ⅱ和出气管Ⅱ均与仓体Ⅱ内部连通，使仓体Ⅱ、进气管Ⅱ和出气管Ⅱ组成U型结构；进气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅱ的通气口，出气管Ⅱ侧部开设装有通气阀Ⅲ的通气口，进气管Ⅱ内部装有液位传感器Ⅱ，用于监测净化仓内的水位；仓体Ⅱ侧部装有排水管Ⅱ，排水管Ⅱ上装有排水阀Ⅱ，进气管Ⅱ和出气管Ⅱ分别装有阀门C和阀门D；净化仓内盛有碳酸钠溶液、且液面达到液位传感器Ⅱ所处位置，所述仓体Ⅱ内装有浓度传感器，用于实时监测碳酸钠溶液的浓度值；
所述瓦斯抽采管Ⅰ与进气管Ⅰ连通，出气管Ⅰ和进气管Ⅱ通过连接管连通，出气管Ⅱ与瓦斯抽采管Ⅱ连通；瓦斯抽采管Ⅱ内装有净化膜和干燥膜，净化膜内填充有硫化氢吸收剂；干燥膜内填充有干燥剂。


2.根据权利要求1所述的一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，其特征在于，所述仓体Ⅰ和仓体Ⅱ的底部均为倾斜设置。


3.根据权利要求1所述的一种用于高硫煤层瓦斯抽采的硫化氢净化装置，其特征在于，所述硫化氢吸收剂为氧化锌；干燥剂为活性氧化铝。

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺，路洁心，鲁义，施式亮，李敏，叶青，郑春山，王正，徐超平，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43