高低浓度瓦斯混合装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高低浓度瓦斯混合装置，包括高低浓度瓦斯气体管道和瓦斯混合罐，高浓度瓦斯气体管道的安装位置低于低浓度瓦斯气体管道；高浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第一进口，低浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第二进口，瓦斯混合罐的出口连接有第一管路，高浓度瓦斯气体管道上套设有水夹套，水夹套连接有热水供给机构；热水供水机构通过水夹套将高浓度瓦斯气体管道中的气体加热至80±3℃；本发明专利技术还公开了相应的使用方法。本发明专利技术利用温度趋同和密度趋同实现均匀混合瓦斯，对低浓度瓦斯气体也能够利用，避免低浓度瓦斯气体直接排空造成资源浪费与环境污染，既充分利用了能源，又有效地防止了低浓度瓦斯的爆炸问题。

【技术实现步骤摘要】
高低浓度瓦斯混合装置及其使用方法
本专利技术涉及矿井瓦斯开发治理领域，尤其涉及低浓度瓦斯利用的高低浓度瓦斯混合装置。
技术介绍
我国煤矿瓦斯的排放位于世界第一，煤炭开采过程中，抽排出的低浓度瓦斯在3％～30％，小部分用于发电，大部分直接排空，造成了大量的资源浪费，增加了碳排放，造成了环境污染，还可能造成重大安全事故。从保护生态环境、新能源开发及废弃煤矿安全隐患治理等方面考量，低浓度瓦斯资源的开发已受到各方面高度重视，今后低浓度瓦斯的利用将成为瓦斯利用的重点。目前用于混合高、低浓度瓦斯气体的装置结构较为复杂，为混合均匀需要设计两级混合结构，而且需要搅拌叶片等机械装置伸入混合结构中使瓦斯气体产生涡流来促进均匀混合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高低浓度瓦斯混合装置，无需机械搅拌，利用人为制造的温差和特定的混合结构提高瓦斯混合的均匀程度。为实现上述目的，本专利技术的高低浓度瓦斯混合装置包括高浓度瓦斯气体管道和低浓度瓦斯气体管道，高浓度瓦斯气体管道上设有第一调节阀，低浓度瓦斯气体管道上设有第二调节阀；还包括有瓦斯混合罐，高浓度瓦斯气体管道的安装位置低于低浓度瓦斯气体管道；瓦斯混合罐的底部具有第一进口，瓦斯混合罐的顶部具有第二进口；低浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第二进口，高浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第一进口，瓦斯混合罐的出口连接有第一管路，第一管路上设有第三调节阀；高浓度瓦斯气体管道上套设有用于加热高浓度瓦斯气体管道的水夹套，水夹套外设有保温层；水夹套的出水口通过热水回水管连接有热水供给机构，水夹套的进水口通过热水供水管连接热水供水机构；热水供水机构通过水夹套将高浓度瓦斯气体管道中的气体加热至80±3℃；瓦斯混合罐下部设有用于均匀分散高浓度瓦斯气体的下水平孔板，瓦斯混合罐上部设有用于均匀分散低浓度瓦斯气体的上水平孔板。瓦斯混合罐的左侧为其进气侧，第一进口和第二进口均位于瓦斯混合罐的左侧；瓦斯混合罐的右侧为其出气侧，瓦斯混合罐的出口位于瓦斯混合罐的右端面；所述瓦斯混合罐的竖向截面的形状呈左大右小的喇叭形，瓦斯混合罐的右端面的高度与第一管路同高。第一管路连接有瓦斯供气罐，瓦斯供气罐连接有供气管路，供气管路提供满足用气需求的浓度的瓦斯气体。所述热水供给机构包括热水箱，热水箱并联连接有第一热源装置和第二热源装置；热水箱顶部连接所述热水回水管，热水箱的底部连接所述热水供水管；第一热源装置包括太阳能热水器，太阳能热水器的出水口通过第一热水管与热水箱相连通，太阳能热水器的进水口与水源相连接；第一热水管上设有第四调节阀；第二热源装置包括电热水器和太阳能发电装置，电热水器的出水口通过第二热水管与热水箱相连通，电热水器的进水口与水源相连接；太阳能热水器的出水口与电热水器的进水口之间连接有旁通管，旁通管上设有旁通阀；第二热水管上设有第五调节阀；太阳能发电装置包括太阳能电池板，太阳能电池板通过太阳能控制器连接有蓄电池，蓄电池连接电热水器并为电热水器供电。还包括有电控装置；所述旁通阀以及第一至第五调节阀均为电磁阀；太阳能热水器内设有第一温度传感器，电热水器的出水口处设有第二温度传感器，以高浓度瓦斯气体的流向为下游方向，水夹套下游端处的高浓度瓦斯气体管内设有用于测量高浓度瓦斯气体的温度的第三温度传感器；第一管路上设有瓦斯浓度传感器，瓦斯浓度传感器、第一至第五调节阀、第一至第三温度传感器、旁通阀、电热水器以及太阳能热水器均与电控装置相连接，电控装置连接有显示屏。本专利技术还提供了上述高低浓度瓦斯混合装置的使用方法，包括持续进行的温度控制方法、瓦斯浓度控制方法；工作时，显示屏上显示出各传感器的传感信息；第一热源装置和第二热源装置具有独立使用第一热源模式、独立使用第二热源模式以及串联使用第一热源装置和第二热源装置的串联使用模式；独立使用第一热源模式是：通过电控装置打开第四调节阀和太阳能热水器，关闭第五调节阀和旁通阀，并关闭电热水器，此时太阳能热水器产生的热水直接送入热水箱；独立使用第二热源模式是：通过电控装置打开第五调节阀，关闭太阳能热水器、第四调节阀和旁通阀，并打开电热水器，此时电热水器产生的热水直接送入热水箱；串联使用模式是：通过电控装置关闭第四调节阀，打开第五调节阀和旁通阀，并打开电热水器和太阳能热水器，此时太阳能热水器产生的热水送入电热水器进一步加热后送入热水箱；温度控制方法是：当第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度小于75℃时，通过电控装置按串联使用模式控制第一热源装置和第二热源装置的运行状态，直到第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度进入80±3℃的区间；当第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度大于等于75℃且小于83℃，同时第一温度传感器检测到的太阳能热水器内的水温小于80℃时，通过电控装置按串联使用模式控制第一热源装置和第二热源装置的运行状态，直到第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度进入80±3℃的区间；当第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度大于等于75℃且小于83℃，同时第一温度传感器检测到的太阳能热水器内的水温大于等于80℃时，通过电控装置按独立使用第一热源模式控制第一热源装置和第二热源装置的运行状态，直到第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度进入80±3℃的区间；当第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度位于80±3℃的区间时，不对第一热源装置和第二热源装置进行任何操作；当第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度大于等于83℃时，通过电控装置关闭第四调节阀、第五调节阀、旁通阀和电热水器，停止向热水箱供水，直到第三温度传感器检测到的高浓度瓦斯气体的温度进入80±3℃的区间。瓦斯浓度控制方法是：所需瓦斯浓度的要求是MIN％－MAX％(体积百分比，下同)；当瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度低于MIN％时，通过电控装置调小第二调节阀的开启度和/或调大第一调节阀的开启度，直到瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度进入MIN％－MAX％的区间；当瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度位于MIN％－MAX％的区间时；不对第一调节阀和第二调节阀进行操作；当瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度高于MAX％，通过电控装置调大第二调节阀的开启度和/或调小第一调节阀的开启度，直到瓦斯浓度传感器检测到的瓦斯浓度进入MIN％－MAX％的区间。本专利技术具有如下的优点：本专利技术利用热水加热高浓度瓦斯气体，从而使高浓度瓦斯气体形成高温低密度气体，使高温的高浓度瓦斯气体和常温的低浓度瓦斯气体(具有相对高密度)在瓦斯混合罐中，在温度趋同和密度趋同的过程中形成强烈的流动混合现象(其中包括整体上下对流、局部无规则紊流以及局部短时间的涡流)，从而无需在混合结构中设置机械搅拌混合结构，并大幅提高混合速度和混合均匀程度。瓦斯混合罐中的对流混合作用源自两种自然规律，一是高低温物体(瓦斯气体)相遇温度必然趋同的规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高低浓度瓦斯混合装置，包括高浓度瓦斯气体管道和低浓度瓦斯气体管道，高浓度瓦斯气体管道上设有第一调节阀，低浓度瓦斯气体管道上设有第二调节阀；其特征在于：/n还包括有瓦斯混合罐，高浓度瓦斯气体管道的安装位置低于低浓度瓦斯气体管道；瓦斯混合罐的底部具有第一进口，瓦斯混合罐的顶部具有第二进口；/n低浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第二进口，高浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第一进口，瓦斯混合罐的出口连接有第一管路，第一管路上设有第三调节阀；/n高浓度瓦斯气体管道上套设有用于加热高浓度瓦斯气体管道的水夹套，水夹套外设有保温层；水夹套的出水口通过热水回水管连接有热水供给机构，水夹套的进水口通过热水供水管连接热水供水机构；热水供水机构通过水夹套将高浓度瓦斯气体管道中的气体加热至80±3℃；/n瓦斯混合罐下部设有用于均匀分散高浓度瓦斯气体的下水平孔板，瓦斯混合罐上部设有用于均匀分散低浓度瓦斯气体的上水平孔板。/n

【技术特征摘要】
1.高低浓度瓦斯混合装置，包括高浓度瓦斯气体管道和低浓度瓦斯气体管道，高浓度瓦斯气体管道上设有第一调节阀，低浓度瓦斯气体管道上设有第二调节阀；其特征在于：
还包括有瓦斯混合罐，高浓度瓦斯气体管道的安装位置低于低浓度瓦斯气体管道；瓦斯混合罐的底部具有第一进口，瓦斯混合罐的顶部具有第二进口；
低浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第二进口，高浓度瓦斯气体管道连接瓦斯混合罐的第一进口，瓦斯混合罐的出口连接有第一管路，第一管路上设有第三调节阀；
高浓度瓦斯气体管道上套设有用于加热高浓度瓦斯气体管道的水夹套，水夹套外设有保温层；水夹套的出水口通过热水回水管连接有热水供给机构，水夹套的进水口通过热水供水管连接热水供水机构；热水供水机构通过水夹套将高浓度瓦斯气体管道中的气体加热至80±3℃；
瓦斯混合罐下部设有用于均匀分散高浓度瓦斯气体的下水平孔板，瓦斯混合罐上部设有用于均匀分散低浓度瓦斯气体的上水平孔板。


2.根据权利要求1所述的高低浓度瓦斯混合装置，其特征在于：瓦斯混合罐的左侧为其进气侧，第一进口和第二进口均位于瓦斯混合罐的左侧；瓦斯混合罐的右侧为其出气侧，瓦斯混合罐的出口位于瓦斯混合罐的右端面；
所述瓦斯混合罐的竖向截面的形状呈左大右小的喇叭形，瓦斯混合罐的右端面的高度与第一管路同高。


3.根据权利要求1或2所述的高低浓度瓦斯混合装置，其特征在于：第一管路连接有瓦斯供气罐，瓦斯供气罐连接有供气管路，供气管路提供满足用气需求的浓度的瓦斯气体。


4.根据权利要求3所述的高低浓度瓦斯混合装置，其特征在于：所述热水供给机构包括热水箱，热水箱并联连接有第一热源装置和第二热源装置；
热水箱顶部连接所述热水回水管，热水箱的底部连接所述热水供水管；
第一热源装置包括太阳能热水器，太阳能热水器的出水口通过第一热水管与热水箱相连通，太阳能热水器的进水口与水源相连接；第一热水管上设有第四调节阀；
第二热源装置包括电热水器和太阳能发电装置，电热水器的出水口通过第二热水管与热水箱相连通，电热水器的进水口与水源相连接；
太阳能热水器的出水口与电热水器的进水口之间连接有旁通管，旁通管上设有旁通阀；
第二热水管上设有第五调节阀；太阳能发电装置包括太阳能电池板，太阳能电池板通过太阳能控制器连接有蓄电池，蓄电池连接电热水器并为电热水器供电。


5.根据权利要求4所述的高低浓度瓦斯混合装置，其特征在于：还包括有电控装置；所述旁通阀以及第一至第五调节阀均为电磁阀；太阳能热水器内设有第一温度传感器，电热水器的出水口处设有第二温度传感器，
以高浓度瓦斯气体的流向为下游方向，水夹套下游端处的高浓度瓦斯气体管内设有用于测量高浓度瓦斯气体的温度的第三温度传感器；
第一管路上设有瓦斯浓度传感器，瓦斯浓度传感器、第一至第五调节阀、第一至第三温度传感器、旁通阀、电热水器以及太...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志辉，苑永旺，陈攀，徐向宇，张宏图，张立博，贾冰涛，王奇，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41