一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置

摘要

本发明涉及采空区防灭火领域技术领域，公开了一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，底座上安装有机壳，机壳内左侧上部空间设置有集成电气控制装置，机壳内左侧下部空间设有吸收池，机壳左侧壁上开有进气口，进气口上设有气液止回阀，进气口位于吸收池内液面以下，机壳内中间下部空间作为气水分离区，左侧下部空间与中间下部空间之间通过气液通口连通，气水分离区内设置有气水分离装置，气水分离装置顶部位于机壳内中间上部空间，气水分离装置气体出口通过管路Ⅰ连接冷干机入口，冷干机的出口通过管路与压缩机相连，压缩机的出口与储气罐顶部连接，储气罐下部设有出气管，出气管上安装有调压器，出气管从机壳右侧壁下部伸出。

权利要求

1.一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，包括底座（33），所述底座（33）上固定安装有机壳（1），其特征在于：所述机壳（1）内左侧上部空间（A）设置有集成电气控制装置（3），所述机壳（1）内左侧下部空间（B）设有吸收池（7），所述机壳（1）左侧壁上开有进气口（2），所述进气口（2）上设有气液止回阀（6），所述进气口（2）位于吸收池（7）内液面以下，所述机壳（1）内中间下部空间（C）作为气水分离区，所述左侧下部空间（B）与中间下部空间（C）之间通过气液通口（39）连通，所述气水分离区底部开有排污口（14），所述气水分离区侧壁开有排水口（15），所述排水口（15）向内设有排水管，所述气水分离区内设置有气水分离装置（12），所述气水分离装置（12）底部开口高于排水口（15），所述气水分离装置（12）顶部位于机壳（1）内中间上部空间（D），所述气水分离装置（12）气体出口通过管路Ⅰ（34）连接冷干机（8）入口，所述冷干机（8）位于中间上部空间（D），所述冷干机（8）的出口通过管路与压缩机（16）相连，所述压缩机（16）的出口与储气罐（19）顶部连接，所述压缩机（16）和储气罐（19）位于机壳（1）内右侧空间（E），所述储气罐（19）下部设有出气管（37），所述出气管（37）上安装有调压器（20），所述出气管（37）从机壳（1）右侧壁下部伸出；

所述机壳（1）的左右两侧面外中部对称固定有支撑板（21），每侧支撑板（21）上通过气缸座（27）竖直安装有气缸，所述气缸的活塞杆（29）与两根移动机构主梁（22）的上端共同铰接，两根移动机构主梁（22）对称于支撑板（21）布置，两根移动机构主梁（22）的末端分别通过安装板（23）固定有万向轮（24），两根移动机构主梁（22）中部各铰接一个移动机构副梁（25），两根移动机构副梁（25）分别铰接在固轨器（26）的两端，所述固轨器（26）中部通过定位轴（30）安装在固定梁（36）上，所述固定梁（36）安装在机壳（1）上，所述机壳（1）位于固轨器（26）上下方分别安装有限位卡扣（32）。

2.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述管路Ⅰ（34）上安装有温湿度变送器（9），相应位置的机壳（1）上开有显示窗口。

3.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述集成电气控制装置（3）的电源线穿出机壳（1）；位于气水分离区的机壳正面设有观察口（13）；所述集成电气控制装置（3）设置有第一散热风扇（5），对应位置的机壳（1）上开设有第一散热口（4）；所述冷干机（8）上设置有第二散热风扇（11），对应位置的机壳（1）上开设有第二散热口（10）；所述压缩机（16）上设置有第三散热风扇（17），对应位置的机壳（1）上开设有第三散热口（18）；所述第一散热口（4）、第二散热口（10）、第三散热口（18）上均设置防尘网。

4.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述机壳（1）四角处分别设置有支撑角块（31），两块支撑角块（31）之间固定有横梁（28）。

5.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述气水分离装置（12）表面设置有折返板。

6.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述吸收池（7）由玻璃钢材质制成，池内为尿素、高锰酸钾复合吸收液。

7.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：位于机壳（1）左右两侧面对应的移动机构主梁（22）之间通过连杆（35）对应连接。

8.根据权利要求1所述的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，其特征在于：所述支撑板（21）通过螺栓固定安装气缸座（27），所述气缸座（27）通过销轴连接气缸的缸体（38）。

说明书

一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理

装置

技术领域

[0001] 本发明涉及采空区防灭火领域技术领域，具体为一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置。

背景技术

[0002] 煤炭是我国能源主体，并在未来相当长的一段时间内，也将是我国居支配地位的主要能源。在我国煤矿分布中，具有自燃发火的煤矿分布广泛，一旦发生煤矿自燃，燃烧产生的大量有毒有害气体将直接危害作业人员的生命健康，并且对环境造成严重污染，甚至还会诱发瓦斯煤尘爆炸事故，煤的自燃严重影响了煤矿的安全生产，会对企业和社会造成严重的资源经济损失。

[0003] 将电厂烟道气体直接注入采空区可以有效预防和控制煤炭火灾，研究表明，电厂烟道气体不仅可以惰化采空区防治煤炭自燃，而且比注氮防火灭火更加有效。电厂烟道气体的主要成分中，N2占79%、O2占4.5%、CO2占16.5%,此外还含有少量SO2、NO2、CO等空气污染物，含氧低，与传统的注氮、制CO2技术相比，将电厂烟道气体直接注入煤矿采空区可以更有效地抑制煤自燃。

[0004] 此外，将电厂烟气注入采空区也是节能减排的有效手段，经实验证明，常温常压下3 3
每吨煤可封存烟气中的CO2约1.2m，N2约0.26m ，其中烟气中的SO2和NO2可全部被煤样封存。
将电厂烟气注入采空区，利用遗煤对烟气中CO2等有害气体封存，从而实现灾害治理与节能减排的统一，是解决污染、节省能源的有效途径。

[0005] 在实际生产中，火电厂排放烟气中的主要成分N2、CO2，均是抑制煤自燃的很好的惰化防灭火材料，但是烟气中的硫化物、水汽等可导致烟气冷凝液pH值下降，最小达到1 2，然~而若不对烟气进行预处理直接排入采空区，对烟道会产生较强的腐蚀，损坏采空区设备，降低烟道设备寿命，因此未处理的烟道气不满足直接排入井下的条件，需要先对排出的烟气进行预处理。而现有的烟气预处理装置设备大、不便于移动，以及输入井下的空气温度高，湿度大，气体运输不稳定，现有装置不能适用采空区复杂的工作环境，如在现有的采空区加装设备，需要大规模改造，需要耗费大量的人力物力财力，成本高、消耗大。为了解决上述问题，需要改进现有的预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置。

发明内容

[0006] 本发明为了解决目前火电厂烟气冷凝液pH值低，直接向采空区排放会造成运输管道腐蚀，设备损坏，而现有的预处理装置设备大、不便于移动，不能适用采空区复杂的工作环境等一系列问题，提供了一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置。

[0007] 本发明采用如下技术实现：

[0008] 本发明提供一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，底座上固定安装有机壳，机壳内左侧上部空间设置有集成电气控制装置，机壳内左侧下部空间设有吸收池，机壳左侧壁上开有进气口，进气口上设有气液止回阀，进气口位于吸收池内液面以下，机壳内中间下部空间作为气水分离区，左侧下部空间与中间下部空间之间通过气液通口连通，气水分离区底部开有排污口，气水分离区侧壁开有排水口，排水口向内设有排水管，气水分离区内设置有气水分离装置，气水分离装置底部开口高于排水口，气水分离装置顶部位于机壳内中间上部空间，气水分离装置气体出口通过管路Ⅰ连接冷干机入口，冷干机位于中间上部空间，冷干机的出口通过管路与压缩机相连，压缩机的出口与储气罐顶部连接，压缩机和储气罐位于机壳内右侧空间，储气罐下部设有出气管，出气管上安装有调压器，出气管从机壳右侧壁下部伸出。

[0009] 实施时，本发明所设计的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，底座接地，底座上固定安装有机壳，机壳内左侧上部空间设置有集成电气控制装置，集成电气控制装置包括稳压器、机壳内的电器元件及电源装置，集成电气控制装置设置有第一散热风扇，对应位置的机壳上开设有第一散热口，第一散热口上设置防尘网，集成电气控制装置的电源线穿出机壳，机壳内左侧下部空间设有吸收池，机壳左侧壁上开有进气口，进气口上设有气液止回阀，进气口位于吸收池内液面以下，吸收池由玻璃钢材质制成，池内为尿素、高锰酸钾复合吸收液，机壳内中间下部空间作为气水分离区，左侧下部空间与中间下部空间之间通过气液通口连通，位于气水分离区的机壳正面设有观察口，用于观察气水分离区内液面高度，气水分离区底部开有排污口，气水分离区侧壁开有排水口，排水口向内伸有排水管，用于抽取被分离的液体，排水管自由端高于空间底部，避免气体从排污口逸出，气水分离区内设置有气水分离装置，气水分离装置底部开有气体进口，气水分离装置底部开口高于排水口，避免液面过高液体由气水分离装置的气体入口进入，气水分离装置表面设置有折返板，增大气体中水分凝结面积，气水分离装置顶部位于机壳内中间上部空间，气水分离装置气体出口通过管路Ⅰ连接冷干机入口，冷干机位于中间上部空间，管路Ⅰ上安装有湿温度变送器，相应位置的机壳上开有显示窗口，冷干机上设置有第二散热风扇，对应位置的机壳上开设有第二散热口，第二散热口上设置防尘网，冷干机的出口通过管路与压缩机相连，压缩机上设置有第三散热风扇，对应位置的机壳上开设有第三散热口，第三散热口上设置防尘网，压缩机和储气罐位于机壳内右侧空间，压缩机的出口与储气罐顶部连接，储气罐下部设有出气管，出气管上安装有调压器，出气管从机壳右侧壁下部伸出，对注入采空区的烟气进行脱酸、气水分离、降温、干燥、压缩稳压、储存的一系列步骤完成；机壳四角处分别设置有支撑角块，两块支撑角块之间固定有横梁，机壳的左右两侧面外中部对称固定有支撑板，每侧支撑板上通过气缸座竖直安装有气缸，支撑板通过螺栓固定安装气缸座，气缸座通过销轴连接气缸的缸体，气缸的活塞杆与两根移动机构主梁的上端共同铰接，两根移动机构主梁对称于支撑板布置，两根移动机构主梁的末端分别通过安装板固定有万向轮，两根移动机构主梁中部各铰接一个移动机构副梁，两根移动机构副梁分别铰接在固轨器的两端，固轨器中部通过定位轴安装在固定梁上，固定梁安装在机壳上，机壳位于固轨器上下方分别安装有限位卡扣，位于机壳左右两侧面对应的移动机构主梁之间通过连杆对应连接。使用时，连通左侧上部空间的集成电气控制装置的电源，接通机壳内各设备，进气口连接来自火电厂的未处理的烟道气，烟道气进入吸收池，池内的尿素、高锰酸钾复合吸收液对烟道气进行吸附，经过吸附的烟气由吸收池上部通过气液通口进入气水分离区，液体凝结在折返板上，滴落在中间下部空间底部，与原有的液体对排污口进行水封，气体由气水分离装置底部的开口进入，通过观察口观察液面高度，确保水封液体高度低于气水分离装置底部的开口，故排水口的高度不超过气水分离装置底部的开口高度，确保凝结水不进入气水分离装置中，经过气水分离装置后通过管路Ⅰ进入由冷干机和湿温度变送器构成的冷干区，在冷干区内湿温度变送器对出口气流进行监测，实时观测烟道气的温度、湿度，通过机壳上开设的显示窗口观测数值，冷干机对烟道气进一步冷却干燥，烟道气的预处理完成，随后排入气体压缩收集区，气体压缩收集区内的压缩机将气体压缩后灌装至储气罐，灌装完成，移动至采空区需要释放烟道气时，打开储气罐下部的出气管，调压器调节释放压力，经过处理的烟道气由出气管从机壳右侧壁下部排出；储气、放气时，底座支撑箱体，移动时，将气缸的活塞杆向上收至缸体内，两根移动机构主梁的上端随活塞杆向上运动，移动机构副梁与移动机构主梁铰接处也随之向上移动，两根移动机构副梁与固轨器铰接端一上一下转动，固轨器沿中心旋转，拉动两根移动机构主梁相互靠近，移动机构主梁以顶点为轴按照弧形轨迹向中转动，两根移动机构主梁之间的夹角变小，万向轮支撑起机体，至合适高度时，用限位卡扣固定固轨器；将装置移动到指定位置后，打开限位卡扣固定的固轨器，气缸的活塞杆由缸体内外伸，两根移动机构主梁的上端随活塞杆向下运动，移动机构副梁与移动机构主梁铰接处也随之向下移动，两根移动机构副梁转至水平，固轨器沿中心旋转至水平，推动两根移动机构主梁相互远离，移动机构主梁以顶点为轴按照弧形轨迹相互远离，两根移动机构主梁之间的夹角变大，万向轮离开地面。

[0010] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

[0011] 本发明设计的一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，将火电厂的直排烟气处理为满足采空区抑制煤自燃的条件可以直接排放于采空区抑制自然的烟气。利用尿素湿法添加高锰酸钾联合脱硫脱硝方法对废气进行处理，较大程度的保留采空区遗煤可以吸附的二氧化碳气体，脱硫脱硝降低烟气pH值，避免酸性气体对管道的腐蚀，考虑了烟气需经过管道运输注入井下的要求，排入井下的气体对于低温干燥，气流稳定的要求，外壳设计满足了小型化要求，底座及移动机构等结构的设置，使得设备在放置工作时，底部由底座支撑，当需要搬运时，启动气缸，气缸的活塞杆缩回拉动主梁向上运动，由于固轨器的设置，主梁以弧形轨迹向下运动，万向脚轮将设备撑起，方便人员进行推拉及搬运，使用方便，便于设置，移动灵活，安装方便无需大规模更改现有采空区线路，集净化、压缩、冷却、干燥于一体，满足对排入采空区烟气处理的要求，保证了送气的稳定性，进而保障了井下排气安全，从而实现灾害治理与节能减排的统一，是解决污染、节省能源的有效途径。

附图说明

[0012] 图1表示本发明内部结构示意图。

[0013] 图2表示本发明放置状态下的侧视图。

[0014] 图3表示本发明的主视图。

[0015] 图4表示本发明移动状态下的侧视图。.

[0016] 图中：A‑左侧上部空间；B‑左侧下部空间；C‑中间下部空间；D‑中间上部空间；E‑右侧空间；1‑机壳；2‑进气口；3‑集成电气控制装置；4‑第一散热口；5‑第一散热风扇；6‑气液止回阀；7‑吸收池；8‑冷干机；9‑温湿度变送器；10‑第二散热口；11‑第二散热风扇；12‑气水分离装置；13‑观察口；14‑排污口；15‑排水口；16‑压缩机；17‑第三散热风扇；18‑第三散热口；19‑储气罐；20‑调压器；21‑支撑板；22‑移动机构主梁；23‑安装板；24‑万向轮；25‑移动机构副梁；26‑固轨器；27‑气缸座；28‑横梁；29‑活塞杆；30‑定位轴；31‑支撑角块；32‑限位卡扣；33‑底座；34‑管路Ⅰ；35‑连杆；36‑固定梁；37‑出气管；38‑缸体；39‑气液通口。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

[0018] 一种可移动式预防采空区煤自燃的火电厂烟气集成预处理装置，如图2所示：底座33接地，底座33上固定安装有机壳1，如图1所示，机壳1内左侧上部空间A设置有集成电气控制装置3，集成电气控制装置3包括稳压器、机壳1内的电器元件及电源装置，集中构成为电器控制区，为避免电器发热烧坏控制区，集成电气控制装置3外表面朝向机壳外一侧设置有第一散热风扇5，对应位置的机壳1上开设有第一散热口4，第一散热口4上设置防尘网，集成电气控制装置3的电源线从机壳1上部穿出机壳1，机壳1内左侧下部空间B作为吸收区，吸收区内设有吸收池7，火电厂的直排烟道气在吸收区脱硫脱硝降低烟气pH值，吸收区的机壳1左侧壁上开有进气口2，进气口2上设有气液止回阀6，防止池内吸收液顺管路倒灌，进气口2位于吸收池7内液面以下，吸收池7由玻璃钢材质制成，池内为尿素、高锰酸钾复合吸收液，机壳1内中间下部空间C作为气水分离区，左侧下部空间B与中间下部空间C之间通过气液通口39连通，位于气水分离区的机壳1正面设有观察口13，气水分离区底部开有排污口14，气水分离区侧壁开有排水口15，排水口15向内伸有排水管，用于抽取被分离的液体，排水管自由端高于中间下部空间C底部，保留没过排水管自由端的水形成水封，避免气体从排污口逸出，气水分离区内设置有气水分离装置12，气水分离装置12底部开口高于排水口，避免液面过高液体由气水分离装置12的气体入口进入气水分离装置12，气水分离装置12表面设置有折返板，增大气体中水分凝结面积，气水分离装置12顶部位于机壳1内中间上部空间D，气水分离装置12气体出口通过管路Ⅰ34连接冷干机8入口，冷干机8位于中间上部空间D，中间上部空间D作为冷干区进行冷却干燥，管路Ⅰ34上安装有温湿度变送器9，相应位置的机壳1上开有显示窗口，通过显示窗口对冷干区内气流进行监测，实时观测烟道气的温度、湿度，冷干机8上朝向机壳外一侧设置有第二散热风扇11，对应位置的机壳1上开设有第二散热口
10，第二散热口10上设置防尘网，冷干机8的出口通过管路与压缩机16相连，进入气体压缩收集区压缩保存烟道气，压缩机16上设置有第三散热风扇17，对应位置的机壳1上开设有第三散热口18，第三散热口18上设置防尘网，压缩机16和储气罐19位于机壳1内右侧空间E，压缩机16的出口与储气罐19顶部连接，储气罐19下部设有出气管37，出气管37上安装有调压器20，控制烟道气释放压力，出气管37从机壳1右侧壁下部伸出，对注入采空区的烟气进行脱酸、气水分离、降温、干燥、压缩稳压、储存的一系列步骤完成；

[0019] 如图2、3所示，机壳1四角处分别设置有支撑角块31，两块支撑角块31之间固定有横梁28，通过支撑角块31和横梁28，将机壳1四周环绕，防止机壳1因两侧面支撑整个箱体重量而变形开裂，如图2所示，机壳1的左右两侧面外中部对称固定有支撑板21，每侧支撑板21上通过气缸座27竖直安装有气缸，气缸竖直向下，支撑板21通过螺栓固定安装气缸座27，气缸座27通过销轴连接气缸的缸体38，气缸的活塞杆29与两根移动机构主梁22的上端共同铰接，两根移动机构主梁22对称于支撑板21布置，两根移动机构主梁22的末端分别通过安装板23固定有万向轮24，两根移动机构主梁22中部各铰接一个移动机构副梁25，两根移动机构副梁25分别铰接在固轨器26的两端，固轨器26中部通过定位轴30安装在固定梁36上，固定梁36安装在机壳1上，机壳1位于固轨器26上下方分别安装有限位卡扣32，以图3方向为观测方向，位于机壳1左右两侧面对应的移动机构主梁22之间通过连杆35对应连接，即前侧的两根移动机构主梁22相连，后侧的两根移动机构主梁22相连，使得机壳1左右两侧的移动机构主梁22运动同步。

[0020] 使用时，连通集成电气控制装置3的电源，接通机壳1内各设备，进气口2连接来自火电厂的未处理的烟道气，烟道气进入吸收池7，池内的尿素、高锰酸钾复合吸收液对烟道气进行吸附，经过吸附的烟气由吸收池7上部通过气液通口39进入气水分离区，液体凝结在折返板上，聚集成水滴后滴落在中间下部空间C底部，与中间下部空间C底部原有的液体对排污口14进行水封，避免气体由排污口14逸出，气体由气水分离装置12底部的开口进入，通过观察口13观察液面高度，液面高度始终低于气水分离装置12底部进气口，确保凝结水不进入气水分离装置12中，当液面高度过高时，在排水口15连接水泵，将液体抽出，使得液面始终保持在没过排水管且低于气水分离装置12底部开口，为了确保水位高度不超过气水分离装置12底部开口，排水口15高度设计低于气水分离装置12底部开口，经过水分离装置后通过管路Ⅰ34进入由冷干机8和温湿度变送器9构成的冷干区，在冷干区内温湿度变送器9对出口气流进行监测，实时观测烟道气的温度、湿度，通过机壳1上开设的显示窗口观测数值，冷干机8对烟道气进一步冷却干燥，烟道气的预处理完成，随后排入气体压缩收集区，气体压缩收集区内的压缩机16将气体压缩后灌装至储气罐19，灌装完成，移动至采空区需要释放烟道气时，打开储气罐19下部的出气管37，调压器20调节释放压力，经过处理的烟道气由出气管37从机壳1右侧壁下部排出；储气、放气时，底座33支撑箱体，如图4所示：移动时，将气缸的活塞杆29向上收至缸体38内，两根移动机构主梁22的上端随活塞杆29向上运动，移动机构副梁25与移动机构主梁22铰接处也随之向上移动，两根移动机构副梁25与固轨器26铰接端一上一下转动，固轨器26沿中心旋转，拉动两根移动机构主梁22相互靠近，移动机构主梁22以顶点为轴按照弧形轨迹向中转动，两根移动机构主梁22之间的夹角变小，万向轮24支撑起机体，至合适高度时，用限位卡扣32固定固轨器26；将装置移动到指定位置后，打开限位卡扣固定的固轨器26，气缸的活塞杆29由缸体38内外伸，两根移动机构主梁22的上端随活塞杆29向下运动，移动机构副梁25与移动机构主梁22铰接处也随之向下移动，两根移动机构副梁25转至水平，固轨器26沿中心旋转至水平，推动两根移动机构主梁22相互远离，移动机构主梁22以顶点为轴按照弧形轨迹相互远离，两根移动机构主梁22之间的夹角变大，万向轮24离开地面。

[0021] 吸收池中尿素、高锰酸钾复合吸收液的吸收原理如下：

[0022] 对SO2的吸收：尿素水溶液在常温下对SO2的吸收方式主要为物理吸收。高锰酸钾对SO2的吸收方式为化学吸收，反应式如下：

[0023] 5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4

[0024] 对NO的吸收：高锰酸钾氧化NO的反应分为两步进行，第一步为高锰酸钾将NO氧化为NO2，离子反应方程式为：

[0025] 2H⁺+2MnO4++3NO=3NO2+2MnO2+H2O

[0026] 第二步是生成的二氧化氮与水反应生成硝酸，反应式如下：

[0027] 3NO2+H2O=HNO3+2NO

[0028] 总反应方程式为：

[0029] KMnO4+NO=KNO3+MnO2

[0030] 该吸收池对从吸收塔引出的硝化物及硫化物进一步吸收处理，同时有效保留了烟气中的惰性气体CO2。

[0031] 本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。