一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置，具体涉及一种用于煤矿低浓度瓦斯按一定比例与矿井乏风掺混稀释后，供蓄热式高温氧化装置反应燃烧的瓦斯稀释装置，属于低浓度瓦斯蓄热式高温氧化和低碳减排技术领域。


背景技术：

2.为保证氧化装置安全运行，需要在低浓度抽采瓦斯中混入乏风，从而把瓦斯浓度降低到不高于1.5％，即不超出瓦斯爆炸浓度下线6％的1/4，同时应有很高的混合均匀性，避免出现局部高浓度聚集。同时，由于煤矿抽采瓦斯流量和浓度都具有很大的波动性，要求混合稀释装置在工况变化时仍然能够满足运行要求。申请号为：cn101936178b，名称为“煤矿抽采瓦斯与乏风瓦斯的混合器”的中国专利，以及申请号为：cn102337917b，名称为“抽采瓦斯叶片旋流式稀释混合器”的中国专利，均利用较高的流速差实现混合目标，当流速差变小时会使混合均匀性降低，或者需要更长的混合段。申请号为：cn206064211u，名称为“一种煤矿瓦斯掺混装置”的中国专利，在实际的工程实施中，其适应性受到限制，当两股气体的流量接近时，只能以抽采瓦斯的高压力损失为代价。
3.煤矿瓦斯在实际运行中会出现大幅度的浓度波动和流量波动，针对这种扰动，而现有技术中公开的掺混方法都在不同程度上影响到掺混均匀度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置，提高瓦斯掺混均匀度。
5.为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
6.提供一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置，包括壳体、风箱、低浓度瓦斯喷射器以及位于壳体内的轴向旋流器、扩散器和均流板；所述低浓度瓦斯喷射器的喷射端位于壳体内，另一端连接低浓度瓦斯入口；所述风箱的进风口连接有乏风入口，风箱的出风口设置轴向旋流器，所述轴向旋流器连接在扩散器内，所述扩散器的下游设置均流板。
7.进一步的，所述扩散器围绕在低浓度瓦斯喷射器的外周，包括顺次连接的环形板、第二收敛段、直管段以及扩张段，所述环形板的另一端垂直于壳体。
8.进一步的，所述风箱由壳体的底部、环形板所在平面和低浓度瓦斯喷射器的外表面共同形成的圆柱形结构。
9.进一步的，所述壳体的顶部连接第一收敛段，所述第一收敛段为圆台形状。
10.进一步的，所述收敛段的一端连接有稀释瓦斯出口。
11.进一步的，所述低浓度瓦斯喷射器的喷射器包括圆柱，以及与圆柱连接，端部密封的圆台，所述圆台的侧面和圆柱开孔。
12.进一步的，所述圆柱开有交错分布的长形孔，所述圆台的侧面开有交错分布的圆孔。
13.进一步的，所述均流板交错均布有圆孔，圆孔面积总和为均流板面积的 55％-80％。
14.进一步的，所述第一收敛段与壳体轴线的收敛角为30
°‑
60
°
。
15.进一步的，所述轴向旋流器的旋流强度为0.6-1.5。
16.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
17.本实用新型提供的一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置整体结构简单，避免额外的操作维护；
18.设置强旋流系数的轴向旋流器和扩散器，使乏风在设计范围内形成较强和较大的回流区，从而保证掺混效果；
19.设置均流板，使得掺入乏风的低浓度瓦斯流速趋于均匀，同时在均流板的流向的下游产生若干小的弱回流区使掺混进一步均匀，提高掺混均匀度，缩短了装置出口到下游流量和浓度检测传感器的安装距离，保证蓄热式高温氧化设备的安全运行，减少工程实施的占地面积；
20.设置风箱及扩散器，使得旋流状态的乏风流速大于瓦斯流速，产生卷吸作用，减弱瓦斯流道的压力损失，可适用于较远的上游管道输送距离。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置俯视图；
22.图2是本实用新型实施例一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置剖视图；
23.图3是本实用新型实施例低浓度瓦斯喷射器的结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例扩散器结构示意图；
25.图5是本实用新型实施例均流板的平面示意图；
26.图中：1、风箱；2、轴向旋流器；3、低浓度瓦斯喷射器；3-1、长形孔；3-2、圆孔；3-3、原板；4、扩散器；4-1环形板；4-2、第二收敛段；4-3、直管段； 4-4、扩张段；5、壳体；6、均流板；7、第一收敛段；8、乏风入口管；9、低浓度瓦斯入口；10、稀释瓦斯出口。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.本实用新型提供了一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置，属于低浓度瓦斯蓄热式高温氧化(rto)、碳减排技术领域，具体涉及一种用于煤矿低浓度瓦斯按一定比例与矿井乏风(或者空气)掺混稀释后供蓄热式高温氧化装置反应燃烧的瓦斯稀释装置。
31.如图1、2所示分别为本实用新型实施例提供的一种适用于宽工况范围的瓦斯稀释装置俯视图及剖视图，包括出口侧连接有第一收敛段7的壳体5、低浓度瓦斯喷射器3、乏风入口8、风箱1、轴向旋流器2、扩散器4和均流板6。
32.乏风入口8与低浓度瓦斯喷射器3入口位于圆筒形壳体的同侧，与圆筒形壳体的轴线垂直，低浓度瓦斯入口9和乏风入口及稀释瓦斯出口10均设有连接法兰，本实施例中的壳体5优选圆筒形壳体。
33.风箱1由圆筒形壳体的底部、环形板4-1所在平面、低浓度瓦斯喷射器3 共同形成的圆环形结构，风箱1的出风口即为轴向旋流器2的入口。通过风箱1 及扩散器4，使得旋流状态的乏风流速大于瓦斯流速，产生卷吸作用，减弱瓦斯流道的压力损失，可适用于较远的上游管道输送距离。
34.如图3所示，为低浓度瓦斯喷射器的结构示意图，低浓度瓦斯喷射器3同轴安装于圆筒形壳体的圆柱段，低浓度瓦斯入口9连接法兰位于圆筒形壳体的外面，其中低浓度瓦斯喷射器3的头部圆柱段开有交错分布的长形孔3-1，头部收缩段开有交错分布的圆孔3-2，端部用原板3-3密封。
35.如图4所示，为本实用新型实施例扩散器结构示意图，扩散器4环绕低浓度瓦斯喷射器3设置，且扩散器4的高度凸出于低浓度瓦斯喷射器3的喷射部。扩散器4由双侧垂直于圆筒形壳体的环形板4-1、第二收敛段4-2、直管段4-3 和扩张段4-4焊接而成，同轴安装于圆筒形壳体内。
36.设置强旋流系数的轴向旋流器2，并于扩散器4相配合，保证扩散器4出口处有较强、较大的回流区，有利于流体的充分掺混；其中轴向旋流器2安装连接在扩散器4的第二收敛段4-2，旋流强度的设计值为0.6-1.5。
37.如图5所示，是均流板的平面示意图，按照流体的流动方向，均流板6设置在扩散器4的下游，安装时均流板6平面与圆筒形壳体的轴线垂直。均流板6 交错均布有圆孔，圆孔的面积总和为均流板6面积的55％-80％，使在扩张段4-4 掺入乏风的低浓度瓦斯进一步掺混均匀，通过均流板6的作用使流速趋于均匀，同时在均流板的孔间连接部分的背面(指流向的下游)能够产生若干小的弱回流区，进一步提高掺混的均匀度。
38.当瓦斯浓度波动时，为保证掺混浓度不变，需要调节两股流体的流量比例具体由系统设置的自动控制系统和调节阀实现，根据设计条件设计相应的轴向旋流器2，使乏风在设计范围内保持强旋流状态，从而保证掺混效果。
39.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。