專利名稱：平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瓦斯氣體的富集裝置，特別是一種平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置。
背景技術(shù)：
超低濃度瓦斯氣體主要是指煤礦通風(fēng)氣體，也稱為煤礦乏風(fēng)瓦斯氣體。該類瓦斯氣體中CH4的濃度小于1%，一般在0. 0.4%的范圍內(nèi)。雖然它們的瓦斯?jié)舛群艿?，但排除量卻很巨大。由資源條件所決定，我國是一個以煤炭為主要能源的國家，預(yù)計到21世紀(jì)中葉， 我國煤炭作為第一能源的地位不會改變。但是，煤礦開采的主導(dǎo)意識是開采煤炭，而礦井瓦斯一直被當(dāng)作主要的災(zāi)害源，傳統(tǒng)上通過通風(fēng)將瓦斯直接排至大氣以防患瓦斯災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，我國每年有近200億m3的煤礦瓦斯混入礦井風(fēng)流中以低濃度的形式通過乏風(fēng)排空，造成了不可再生能源資源的巨大浪費和損失。煤礦瓦斯的主要成分是甲烷 (CH4)，體積分?jǐn)?shù)一般大于80%，甚至可達(dá)到98%，其余為少量的C0、C02、N2、H2等氣體，發(fā)熱量為30MJ/m3 40MJ/m3，熱值與常規(guī)天然氣相當(dāng)，是通用煤氣的2倍至5倍，燃燒后很少產(chǎn)生污染物，屬優(yōu)質(zhì)潔凈氣體能源。若將煤礦乏風(fēng)瓦斯加以利用，相當(dāng)于每年可增加約3000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)，不僅避免了不可再生能源資源的浪費和損失，而且改善了我國能源的構(gòu)成，提高了優(yōu)質(zhì)能源的供應(yīng)比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種富集超低濃度瓦斯的平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置，所述裝置為一扁平狹長首尾開口的箱體，所述裝置箱體的上部為平板式換熱器，箱體的側(cè)面和底部為平板，在箱體尾部的開口處，平板式換熱器下設(shè)置有隔板，所述隔板與平板式換熱器構(gòu)成開口通道，所述通道的開口面向所述箱體的首部開口。所述通道的氣體流向與裝置箱體的氣體流向垂直。平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置的工作原理是在超低濃度瓦斯氣體流場中從箱型容器的一側(cè)流入，由裝置首部開口處的通風(fēng)機送入，裝置頂部為平板換熱器，可以設(shè)定溫度為T2,而裝置底部為普通平板，其溫度為T1，該溫度邊界條件使超低濃度瓦斯氣體在流場中產(chǎn)生溫度梯度，從而產(chǎn)生密度梯度。該密度梯度場在超低濃度瓦斯處于層流場的情況下，沿重力反方向加快了 CH4氣體的浮升并在密度小的區(qū)域中富集。平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置尾部設(shè)置的隔板將箱體尾部上部區(qū)域內(nèi)富含甲烷的氣體與底部空氣分開，將上部富含甲烷的氣體從一側(cè)流道抽吸，而下部的空氣則順著流道排入大氣中。避免了不可再生能源資源的浪費和損失，而且改善了我國能源的構(gòu)成，提高了優(yōu)質(zhì)能源的供應(yīng)比例，節(jié)約了有用的資源，減少環(huán)境的污染。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的俯視圖。
具體實施例方式如圖1、2所示，平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置為一扁平狹長首尾開口的箱體， 所述裝置箱體的上部為平板式換熱器1，箱體的側(cè)面和底部為平板，在箱體尾部的開口處， 平板式換熱器1下設(shè)置有隔板2，所述隔板2與平板式換熱器1構(gòu)成開口通道3，所述通道 3的開口面向所述箱體的首部開口。所述通道的氣體流向與裝置箱體的氣體流向垂直。超低濃度瓦斯從一端以均勻?qū)恿鞣绞搅魅胂潴w流道中，部分超低濃度瓦斯氣體被加熱后，在熱富集裝置的局部區(qū)域中產(chǎn)生溫度梯度場和密度梯度場，由理論模擬得，加熱板附近區(qū)域內(nèi)的CH4濃度比其他區(qū)域明顯高。通過不斷提升加熱板的高度，將平板熱富集流道中的CH4氣體基本富集于流道的上部。然后將上下兩部分流道分開，將上部CH4含量高的氣體加以收集，而流道下部的氣體中CH4的含量小于0. 1 %，可以直接排入大氣中。實驗證明裝置采用CH4濃度為0. 2%的瓦斯混合氣體，平均流速為0. lm/s。采用單層結(jié)構(gòu)形式，箱體流道高h(yuǎn) = 200mm,寬b = 1000mm，箱體流道長L = 20000mm上邊界溫度T2 = 90°C，下邊界溫度T1 = 20V,流道頂部濃度最高達(dá)0. 32%。上述實施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置，所述裝置為一扁平狹長首尾開口的箱體，所述裝置箱體的上部為平板式換熱器(1)，箱體的側(cè)面和底部為平板，在箱體尾部的開口處， 平板式換熱器⑴下設(shè)置有隔板O)，所述隔板⑵與平板式換熱器⑴構(gòu)成開口通道⑶， 所述通道(3)的開口面向所述箱體的首部開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置，其特征在于所述通道(3) 的氣體流向與裝置箱體的氣體流向垂直。
全文摘要
一種平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置，所述裝置為一扁平狹長首尾開口的箱體，所述裝置箱體的上部為平板式換熱器(1)，箱體的側(cè)面和底部為平板，在箱體尾部的開口處，平板式換熱器(1)下設(shè)置有隔板(2)，所述隔板(2)與平板式換熱器(1)構(gòu)成開口通道(3)，所述通道(3)的開口面向所述箱體的首部開口；平板式超低濃度瓦斯熱富集裝置尾部設(shè)置的隔板將箱體尾部上部區(qū)域內(nèi)富含甲烷的氣體與底部空氣分開，將上部富含甲烷的氣體從一側(cè)流道抽吸，而下部的空氣則順著流道排入大氣中。避免了不可再生能源資源的浪費和損失，而且改善了我國能源的構(gòu)成，提高了優(yōu)質(zhì)能源的供應(yīng)比例。
文檔編號E21F7/00GK102174897SQ20111006018
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者包軒庭, 孟濤, 芮延年, 陳啟東 申請人:常熟理工學(xué)院