选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置.docx

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1、选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置摘要：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 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

2、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。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

3、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810%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

4、，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、 -换行 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

5、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、02）、大

6、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丨科学实验（采用通风设施前、后，压换行力、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 C02 N2、02的化验、实测，H2S S02 的多种气体现场实测，理论分析等）

7、。3压力分析（实测静压 P,动压V2/2g、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丨主要气体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

8、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。 换行 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

9、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

10、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具 换行 体煤仓实施简单方 式如图：附图选煤厂煤仓瓦斯综合治理装置示意1原煤仓底座；2原煤仓外壁；3原煤仓溜煤口；4原煤仓储煤仓；5瓦斯分离器； 6双向风窗； 7风幛；

11、 8焚风通风塔； 9上叶风 窗；10下叶风窗等附图中主要组成部分说明图一是原品仓瓦斯积聚治理装置的结构示意图。图五是产品仓瓦斯积聚治理装置的结构示意图。图中编号的 8和 17是焚风通风塔组成结构示意图；图中编号的 15 是煤仓瓦斯分离器的结构示意图；图中编号的 7 是风幛的结构示意图；图中编号的 9 和 10 是双向风窗的结构示意图；4 实施与效果41 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

12、、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。 换行42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

13、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。5 工程实例以屯兰选煤厂为例。 换行51 屯兰选煤厂现状屯兰选煤厂始建于 1997 年 10月，担负着屯兰矿全部生产原煤的洗选， 是设计入选原煤 40Mt/a 的特大型炼焦煤选煤厂， 1997年 10月 31日正 式投产。现有原煤仓 4 个，选煤车间 1 个，产品仓（

14、又称精煤仓） 4 个，缓冲仓 2 个， 2 个转载站。屯兰矿生产原煤（ 40Mt/a 多）由运输 长廊（皮带或刮板运输机）运向屯兰选煤厂 4 个原煤仓储存待选，经 选煤车间洗选后的产品煤由皮带长廊进入 4 个不同的产品仓等待外运 （火车外运）。缓冲仓 2 个暂不用，只是在生产紧张时使用。 屯兰选煤厂煤仓（包括原煤仓、产品仓、缓冲仓）顶部皮带平长廊是 瓦斯浓度积聚的主要场所。 由于煤仓内的大量瓦斯从溜煤口释放出来， 严重超限的瓦斯路经皮带平长廊才能释入大气。而皮带平长廊又有大 型机电、机械设备运行；加上皮带平长廊安装严实的门窗（特别是冬 季门窗严实不开，又要取暖） 。电器火花、摩檫火花、碰撞火花

15、很可能 引起瓦斯爆炸，造成严重事故，是重大危险因素和重大安全隐患。 该选煤厂煤仓（包括原煤仓、产品仓）内部的瓦斯浓度高达8.2，是极其危险的。屯兰选煤厂煤仓已经成为名副其实的瓦斯罐，是瓦斯事故的重大危险 源。在雷击时会造成整个屯兰选煤厂毁灭性的灾害。该选煤厂2001年5月2005年8月期间，发生瓦斯爆炸2次，皮带燃 烧 1 次，共造成多人死亡和重伤事故。事故发生以后该厂领导采取了 得力的安全措施，包括制定屯兰选煤厂瓦斯管理规定 、瓦斯检查 制度、瓦斯检查员岗位责任制 、各工种操作规程等制度，配备 瓦斯检查员 28 人（其中专职 4 名，其余为兼职），安装轴流式通风机 17台、移动式通风机 3

16、台，在主要瓦斯区实行了瓦斯监控系统，共安 设瓦斯传感器 25个、通风机闭锁传感器 17 个，实现了瓦斯风电闭锁， 而且通风机采用了专用电源供电等措施， 仍旧没有彻底消除瓦斯隐患。 52 施工程序1丨焚风换行通风塔施工程序 焚风通风塔是瓦斯治理的主要设施，制造加工后的焚风通风塔由皮带 平长廊的原煤仓顶部中心溜煤口进入煤仓内部正中央上部。采取吊装 的形式。2丨瓦斯分离器由施工程序 制造加工后的瓦斯分离器由原煤仓顶部风机口或原煤仓顶部中心溜煤 口进入煤仓内部，然后到位煤仓侧壁。瓦斯分离器的对接在煤仓内部 进行，按需要全部对接完毕方可固定在侧壁上。3风窗施工程序在煤仓顶部的煤仓侧壁外侧距煤仓顶线 2m

17、 以下处开凿风窗，整个原煤仓的风窗口对称开凿4个，规格为0.9 X 0.5m高宽。 4焚风通风斜塔施工程序 原煤仓底部皮带长廊采用的通风设施为焚风通风斜塔。制造加工后的 焚风通风斜塔，通过吊装安装在原煤仓底部溜煤口处。53 新装置使用后的结果新装置的使用由原来高达 8.29.6%之间的瓦斯浓度，所有地点降低到 了 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。6 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 换行通风机，所带来的经济效益相当可 观。该选煤厂现

18、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。7 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

19、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。8 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

20、。 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 换行通风设备设施，

21、一次 安装，永久使用。8丨、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。9 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

22、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”丨，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。 应尽快在全国乃至全世界推广使用。作者简介张盼福， 男 1954年出生，学历大学，职称：通风高级工程师工作单位：山西焦煤西山煤电集团公司安全技术培训中心，现从事安全（通风、瓦斯、安全系统工程、安全法律法规）专业教师。山西焦 煤西山煤电集团安全技术培训中心