[00141874]矿用瓦斯管道自动抑爆装置研发与应用工艺研究

1、任务来源与背景 低浓度瓦斯的浓度在爆炸界限内,输送和利用、排放过程都存在严重的安全隐患。为保障低浓度瓦斯输送安全,而开展本项目研究。 本项目来源于中煤科工集团重庆研究院有限公司院自立重点项目“矿用瓦斯管道自动抑爆装置研发与应用工艺研究”,项目编号：2012YBXM24。 2、技术原理与性能指标 矿用瓦斯管道自动抑爆装置由本安型紫外火焰传感器（以下简称传感器）、本安型抑爆装置控制器（以下简称控制器）、本安型管道抑爆器（以下简称抑爆器）及适配电源（以下简称电源）组成。当瓦斯输送管道火源引发燃烧或爆炸时,传感器将燃烧或爆炸火焰信号转变成电信号传送到控制器,控制器发出指令触发抑爆器动作,抑爆器内的气体发生剂瞬间进行化学反应,释放出大量气体,驱动抑爆器内的消焰剂从喷撒机构喷出,快速形成高浓度的消焰剂云雾,与火焰面充分接触,吸收火焰的能量,终止燃烧链,使火焰使火焰熄灭,从而终止火焰面在管道中的继续传播。电源为控制器及传感器供电。抑爆装置配备上位机监控中心站软件及上位机远程浏览软件,可设置装置参数及监控装置运行。通过瓦斯管道爆炸传播规律试验研究及煤矿低浓度瓦斯管道输送现场条件分析,辨识出了瓦斯管道输送过程中的主要爆炸危险源;并结合研发成功的矿用瓦斯管道自动抑爆装置技术参数,研究得到了装置的现场安装方式、安装位置等应用技术。 主要技术指标： ①本安型紫外火焰传感器 a)灵敏度：能够探测到10m远外爆炸火焰;b)响应时间：1ms;c)监视范围：125°;d)具有防砸、抗振动及防尘功能;e)工作寿命：3a;f)防爆等级：Exia I Ma。 ②本安型抑爆装置控制器 a)响应时间：3ms;b)智能显示：有电源指示、通信指示、抑爆器状态指示、传感器状态指示、触发信息等自动显示;c)智能控制：能接入2路Ia型或者Ib型火焰传感器;能够检测Ia型火焰传感器故障状态并记录;控制器能够保存10组触发记录并可查询;能对传感器、抑爆器数量使用数量进行遥控设置;能控制最多4路管道抑爆器的输出;d)联网监测：有RS485信号口,能与上位机软件监控软件联机通信,或接入监控系统。 ③本安型管道抑爆器 a)抑爆剂容量：最多12kg;b)有效雾面形成时间：99ms;c)喷撒完成时间：150ms;d)雾面持续时的间：5500ms;e)密封型式：泄爆片与密封膜双层密封;f)防爆等级：Exia I Ma。 ④隔爆兼本安型电源 a)交流额定输入电压（可选）：127VAC/220VAC/380VAC/660VAC ,50Hz;b)允许偏差：-25%～+10%;c)备用电源：18V/5Ah镍氢电池组;工作时间：10h;转换时间：≤0.1s;d)防爆等级：Exd[ia Ma] I Mb。 ⑤自燃和易自燃煤层采空区、本煤层及临近煤层瓦斯抽采钻孔附近、地面瓦斯排空管、低浓度瓦斯发电站内燃机机组为可能发生管道瓦斯爆炸的主要危险地点。自动抑爆装置在这些危险源附近安装时,传感器不超过危险源处5m,抑爆器与传感器距离不小于30m。⑥抑爆性能：抑制管道瓦斯爆炸,爆炸火焰不超过抑爆器后6m。 3、技术的创造性与先进性 ①成功开发了用于低浓度瓦斯管道输送安全保障用的矿用瓦斯管道自动抑爆装置。采用产气式喷粉原理,由传感器、控制器、抑爆器及电源组成。当管道发生瓦斯爆炸时,能够快速可靠抑制爆炸传播。装置各设备防爆等级达到了“ia”级,为煤矿最高安全级别。 ②研制的高性能紫外火焰传感器、智能化控制器、产气式抑爆器、抗干扰性强及使用范围广的电源技术水平领先于国内同类产品。 ③通过试验研究得到了瓦斯管道爆炸传播规律。 ④在瓦斯管道爆炸传播规律基础上,分析得到了瓦斯管道输送过程的主要爆炸危险源为自燃和易自燃煤层采空区、本煤层及临近煤层瓦斯抽采钻孔附近、地面瓦斯排空管、低浓度瓦斯发电站内燃机机组。 ⑤与瓦斯管道爆炸传播规律及危险源分析技术相结合,研究得到了矿用瓦斯管道自动抑爆装置的应用成套技术。 4、技术的成熟度,适用范围和安全性 矿用瓦斯管道自动抑爆装置研发与应用工艺研究项目的科研成果已经完全成熟,有一条年生产能力500套的生产线。该成果应用于煤矿安全领域,用于保障低浓度瓦斯管道输送过程安全。由于瓦斯的主要成分为甲烷,因此,该科研成果也可用于燃气、煤气管道等可燃气体管道输送安全保障。由于成果自身安全等级达到煤矿最高安全级别“ia”,因此,具有很高的安全性。 5、应用情况及存在问题 目前已在全国主要矿区应用数量达600余套,实现产值超过12000万元。 今后的工作中,继续开展抑爆粉剂对爆炸的抑制机理及影响因素研究;管道抑爆时使用抑爆剂的种类研究,如二氧化碳、七氟丙烷等。