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正说选煤厂瓦斯治理

选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置

张盼福

﹝山西焦煤西山煤电集团安全技术培训中心；太原市西铭路48号  邮编030053﹞

摘要：选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置的问世，它属于一种治理选煤厂煤仓瓦斯积聚的设施。主要是解决现有选煤厂存在的瓦斯超限易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵的技术难点。解决上述问题而采用的技术方案是：选煤厂煤仓及运输长廊瓦斯积聚治理系列装置，它由若干个煤仓瓦斯分离器、焚风通风塔、万向导风器、风幛和双向风窗组成。

关键词：瓦斯治理、瓦斯爆炸、系列装置、焚风通风塔、瓦斯分离器。

1  引言

近年来，全国重点煤矿相继建起了选煤厂，正在迅速改变着过去只出售原煤的粗放型的历史，但是部分大型选煤厂的煤仓瓦斯问题极为突出地表现出来，瓦斯超限和瓦斯积聚频频发生，甚至有的选煤厂还发生瓦斯爆炸，严重地威胁着从业人员的生命安全和选煤厂的安全生产。根据自己多年矿井治理瓦斯积聚问题的经验，先后10多次现场试验和理论分析，经反复修改研究，研制实施了一种包括樊风塔和瓦斯分离器为主的“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”，彻底解决了现有选煤厂存在的瓦斯超标易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵等技术难题。

2  背景技术

随着煤炭工业的发展，选煤业已成为煤炭工业中的重要行业，特别是最近几年我国相继建成大量的选煤厂，为其它部门提供了大量的优质煤。但由于现在的选煤厂煤仓没有设立﹝设计﹞瓦斯治理设施，致使选煤厂的瓦斯浓度远远超过《煤矿安全规程》规定的安全标准，经检测选煤厂的瓦斯浓度在8～10%左右，如果遇见各种火花，极易发生瓦斯爆炸，轻着造成人员伤亡事故，重着储煤仓发生瓦斯爆炸，给安全生产造成极大的危害。为解决上述问题，有的选煤厂现在在主要瓦斯区安装了大量的轴流式通风机﹝有的大型选煤厂安装了轴流式通风机数量达20多台﹞、并实行了瓦斯监控系统，还安装了瓦斯传感器、通风机闭锁传感器，实现了瓦斯风电闭锁，虽然对解决选煤厂的瓦斯起了一定的作用，但上述设备设施治理费用昂贵且没有从根本上解决瓦斯积聚造成的隐患，仍然发生瓦斯爆炸事故﹝例如东曲选煤厂2005年6月发生瓦斯爆炸﹞，还会给选煤厂的安全生产造成极大的危害。这些消极的措施并没有从根本上解决瓦斯爆炸问题。

因此，为了保证选煤厂的安全生产，我进行了研究任务。

在研制过程中，曾多次到现场实测选煤厂大气参数和多种气体（CO、CO₂、H₂S、SO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂等20多种），调查和分析选煤厂历年的大气压力、温度、湿度变化规律。在大量的数据分析的基础上，制定了《选煤厂瓦斯积聚治理技术方案》，先后10多次现场试验和理论分析，经反复修改，最后确定了包括樊风塔、瓦斯分离器、风障、双向风窗等组成的“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”。

3  研究内容和方法

本文在现有理论的基础上，结合大量的实践经验，从而制定屯兰选煤厂煤仓和运输长廊瓦斯积聚治理参数，依据这些参数进行正交理论分析，通过试验后测定、瓦斯浓度、多种气体（CH₄、C₂H₄、H₂S、SO₂、CO₂、N₂、O₂）、大气压力等基本参数，在此基础上进行试验分析，从而得出最佳的试验方案。

对确立的最优方案再进行反复试验，在试验中对试验参数不断修正。对试验结果与现有存在的问题进行比较、分析、归纳、总结，从而得出最佳治理屯兰选煤厂煤仓及运输长廊瓦斯积聚问题的试验方案。

理论依据是正交理论、能量守衡理论、气象学理论、安全系统理论、材料学理论、计算机处理理论、“应力”理论等。

分析方法有：

1﹞科学实验（ 采用通风设施前、后，压力、气体的变化，焚风效应，得到准确数据，进行理论分析，达到预期效果）。

2﹞气样分析（CH₄、C₂H₄、CO₂、N₂、O₂的化验、实测，H₂S、SO₂的多种气体现场实测，理论分析等）。

3﹞压力分析（实测静压 P ，动压〖V²/2 g〗·r、位压〖Zr〗、分析全压，进行压力分布布置，消除死角，防止瓦斯积聚，达到安全浓度）。

4﹞数据处理方法及理论：体积法、能量定律（伯奴利方程）、焚风效应。

5﹞国家一级气体标准。

6﹞历年和气候变化对瓦斯影响及其规律。

7﹞主要气体CH₄近期曲线图。

8﹞通风设施的安装强度分析、材料分析。

9﹞计算机处理。

根据试验方案得出结论,确定屯兰选煤厂煤仓及运输长廊瓦斯积聚问题治理方案,进行实施，绘制施工图纸，科研设计任务完成。

4   新装置设计的目的和性质

本选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置的目的是解决现有选煤厂存在的瓦斯超标易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵的技术难点并提供一种能治理选煤厂瓦斯积聚和消除瓦斯的且治理费用低的选煤厂煤仓瓦斯积聚治理装置。

本系列装置涉及一种选煤厂煤仓瓦斯积聚治理装置，它属于一种治理选煤厂煤仓瓦斯的构件设施。

5   新装置设计原理

本选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置为解决上述问题而采用的技术方案是：选煤厂煤仓瓦斯积聚治理装置，它由若干个煤仓瓦斯分离器、风幛、双向风窗和焚风通风塔组成，煤仓瓦斯分离器设在煤仓的周边，风幛设在煤仓顶部的中央，双向风窗设在煤仓外壁的上方，焚风通风塔设在煤仓顶部的两边或煤仓外壁的上方。

所述煤仓瓦斯分离器由筒体、瓦斯释放帽、瓦斯释放孔、和过滤网构成，瓦斯释放帽设在筒体的顶部，瓦斯释放孔设在瓦斯释放帽上，过滤网均匀设在筒体上。

所述过滤网为矩形过滤网、同心圆过滤网和禁止符过滤网。

所述风幛是一个圆台形的筒体。

所述双向风窗由向上风叶、向下风叶和框架组成，向上风叶设在框架的上部，向下风叶设在框架的下部。

由于本选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置采用了煤仓瓦斯分离器、风幛、双向风窗和焚风通风塔，构成了一个综合治理装置，能够降低或消除煤仓中的全部瓦斯，彻底治理选煤厂瓦斯积聚的问题，并且治理费用低，经济效益好。因此与背景技术相比，具有治理瓦斯彻底、治理费用低和经济效益好等优点。

设计和分析方法步骤是根据该选煤厂所处的地理位置（海拔、地形、地貌）和气候条件，参照市（县）级气象局本年度的大气压力测定情况，进行瓦斯和多种气体现场检查与测定；瓦斯和多种气体分析（瓦斯情况分析、多种气体分析、压力分析）；危险、有害因素识别和分析（主要危险、有害因素的危险性分析，找出主要危险、有害因素的存在场所）；试验设计（现场试验条件、试验工作准备、试验方法、原始数据统计）；试验分析；效益评价；最后提出技术方案，进行实施。

在设计过程中同时考虑煤仓或皮带长廊火灾和尘毒危害、消防供水管路系统和防灭火设施、电气火花。

整个工程分主体工程项目和辅助工程项目

6  实施与效果

6．1实施

根据屯兰选煤厂特定的地理环境和气候条件影响的实际情况，不安设轴流式通风机的方式，来解决煤仓内部上隅角的瓦斯浓度积聚问题。

采用通风设施后使瓦斯浓度常年达到安全浓度（即规程规定的最高允许浓度）。

根据大量的实践经验和有关理论，确定采用风幛、风窗、通风塔、焚风通风塔等通风设施后，使瓦斯浓度常年达到0.5％以下。

6．2效果

经科学研究和技术处理使屯兰选煤厂主要生产环节的要害部位和各个局部地点的瓦斯浓度达到以下效果,符合煤矿法律、法规和《煤矿安全规程》要求:

1﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞顶部皮带长廊的采用通风设施后瓦斯浓度常年达到0.5％以下。

2﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞内部上隅角（死角）采用通风设施后，瓦斯浓度在正常生产情况下0.5％以下。

3﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞底部溜煤口仓内，采用通风设施后，瓦斯浓度可达到0.5％以下。

4﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞顶部皮带长廊的（有工作人员的场所）的地点，采用通风设施后达到CH₄、C₂H₄、H₂S、SO₂、CO₂、N₂、O₂达到各自的《国家标准》和《行业标准》安全浓度。

5﹞ 原煤仓﹝包括产品仓﹞顶部皮带长廊的溜煤口，采取防火花（摩擦火花）设施。

根据实验结果证明瓦斯浓度由原来的8.2％, 常年可降低到0.5％以下，瓦斯浓度完全符合国家标准和行业标准的安全浓度。具有治理瓦斯安全可靠，使企业的安全生产和从业人员的生命安全以及企业财产得到保证，真正意义地实现安全生产。

7  经济效益评价

在屯兰选煤厂安装“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”以后，该装置优越的经济效益已然显现。该装置是安全、经济、永固、无动力的构造设施，以其取代常用的轴流式通风机，所带来的经济效益相当可观。该选煤厂现安装20台通风机（17台轴流式抽风通风机，3台移动通风机），还有瓦斯监控系统、瓦斯传感器、通风机闭锁传感器、瓦斯风电闭锁等设备设施。这些设备设施的运转和维修，一年的直接费用是1100万元，而使用《选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置》后，一次性成本费用为128万元﹝一个仓﹞，当年可直接节约费用972万元，而以后每年可节约费用1100万元。

新装置除带来相当可观的直接经济效益外，具有治理瓦斯彻底、永久、治理费用低和长期经济效益好等优点。

如果在全国煤炭行业﹝以及矿山﹞推广使用，其经济效益相当巨大。

8   社会效益：

新装置除填补了我国选煤厂瓦斯治理的空白；对所有高瓦斯选煤厂的瓦斯治理开辟了一条新途径；给以后大型选煤厂设计提供了先进的新技术；开创了我国无动力治理瓦斯新经验和先例；实现了大型选煤厂永久性的瓦斯治理以外。更主要地是使企业的安全生产和从业人员的生命安全以及企业财产得到真正的保证，该技术的发明对消除极坏的国际政治影响﹝外国人说“中国的煤是带血的煤”﹞和国民心目中的影响起到积极作用，如果在全国煤炭行业﹝以及矿山﹞推广使用，其社会效益具有深远的现实意义。

9   特点

总结“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”有以下特点：

1﹞、国内首创。该技术的发明属于国内首创，世界先进，具有技术先进、科学合理，填补了我国选煤厂瓦斯治理的空白。

2﹞、新途径。该装置的使用将有效的治理选煤厂煤仓瓦斯积聚问题。它的研制成功将对所有高瓦斯选煤厂煤仓瓦斯治理开辟一条新途径。

3﹞、经济效益。该装置是安全、经济、永固、无动力的构造设施，以其取代常用的轴流式通风机，所带来的经济效益相当可观。

4﹞、简便易行。该《选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置》结构简单，管理方便，不需经常维修，简便易行，无需专人操作，易于推广使用，且开创了我国选煤厂无动力治理瓦斯经验和先例。

5﹞、设计运用。这项新技术的成功运用到设计上将对我国大型选煤厂煤仓瓦斯积聚治理产生深远的意义。给以后大型选煤厂设计提供了先进的新技术。

6﹞、新经验。开创了我国无动力治理瓦斯新经验﹝一部分﹞。

7﹞、经济实用。不需要巨资安装带动力的通风设备设施，一次安装，永久使用。

8﹞、安全可靠。该装置是永固、无动力的构造设施,以确保该系统的安全性。实现选煤厂永久性安全生产。

9﹞、专利。该技术通过了相关部门认证，获得国家发明专利，专利申请号为：200520024727.X。

据专家组鉴定，“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”的发明属于国内首创，达到了世界先进水平，具有技术先进、科学合理等优点，已成为国家和省重点科研推广项目。

10   结论

《选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置》通过了相关部门认证，获得国家发明专利。该装置以独创的发明、先进的技术，能彻底解决和治理选煤厂瓦斯积聚问题，并且治理费用较低，使选煤厂永久性地消除或降低瓦斯浓度，从而真正达到了安全生产的目的。

结 束 语

选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置的科研成功,开创了我国瓦斯治理的先驱,应该尽快在全国﹝乃至全世界﹞煤炭行业﹝以及矿山﹞推广使用,为我国﹝乃至全世界﹞矿山安全生产作出贡献，也为政府因瓦斯爆炸而头痛的国内、国际影响﹝外国人说“中国的煤是带血的煤”﹞，排忧解难。

建   议

该技术可以取消全国选煤厂所有的通风机，而且完全彻底永久解决瓦斯积聚问题，全国经济效益可达上百亿元，社会效益更是巨大。