公司的智能瓦斯集装箱抽放泵站,已在中国煤矿经历三年工程应用,在安全、节能、环保等方面均取得巨大突破,并在中国独家取得该类矿用产品安全标志证书(MA)。"/>

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集装箱式智能瓦斯抽放泵站系统介绍

什么是智能瓦斯抽采?


智能瓦斯抽采是指瓦斯抽采系统具有自我诊断、自我调节、自我控制等能力,使系统能够合理、节能、高效、安全地运行。通过对瓦斯浓度的预设值与实际监测数值的比较,自动调节运行参数,保持抽采瓦斯浓度稳定,实现目标浓度智能控制。


为了实现这一目标,公司开发引进了德国PGM公司的集装箱式瓦斯抽放泵站,该设备得到DMT(德国国家认可实验室、德国煤矿瓦斯技术院)分管瓦斯安全和利用的部门发放的安全认证,集世界最先进的机械、安全保护、监测监控、气体分析系统为一体,将为我国煤矿瓦斯抽采和煤矿安全提供坚实的设备保障。

注:DMT(德国煤矿瓦斯技术院)在德国拥有16处安全认证机构,包括井上和井下的设备认证,为德国矿用设备最具权威的认证机构。

我国瓦斯抽采设备的应用状况:

煤矿瓦斯抽采不仅是保证煤矿安全的必要手段,也是煤矿瓦斯利用的重要环节。瓦斯抽采目前基本上依赖于瓦斯抽放泵站,通过产生负压的方式,利用煤矿井下的集气管道进行抽采,随着环境保护要求和装备技术的进步,目前煤矿抽采的瓦斯大部分进行发电利用(CBM 项目)。
目前井上瓦斯抽放站基本上使用的是两种技术,一种是水循环式瓦斯抽放设备,一种是涡轮旋转式(罗茨真空泵)瓦斯抽放设备。

1、水循环式瓦斯抽放站

水环式真空泵工作原理是带有多叶片的转子偏心装在泵壳内,当它旋转时,把泵壳内的水抛向泵壳并形成与泵壳同心的水环,水环同转子叶片形成了容积周期变化的旋转变容真空泵。
传统的水循环泵原理上由于需要维持水环参与密封与压缩,转速降低会造成湍流甚至水环崩溃,而高转速效率迅速下降,调节幅度十分有限,基本使用固定转速运行。且水环式泵站在设计时为了保证最大瓦斯涌出量的抽吸能力及冗余,整体容量都偏大,实际运行时会会产生高负压严重过量抽采的现象。

水环真空泵的优点

1)构造简单,制造容易、维修方便;
2)泵壳内没有技术摩擦表面,不易产生静电,适合用于瓦斯抽采;
3)负压较高(最大可达 -800 Kpa)

水环真空泵的缺点

1)效率低,一般在30%左右,较好的可达50%,工作耗能严重;

2)工作范围(流量、真空度)调节性差,最多只能1:2进行调节;
3)回流现象严重,会出现管网腐蚀现象;
4)需要为水循环建立额外的设施(冷凝器,过滤装置等) ;
5)通过水循环过滤的气体含水量高,利用时需要特别过滤,否则容易腐蚀设备,造成热电联产设备的低寿命;
6)在冬天需要额外的能量来保证水循环的正常使用,能耗大;
7) 可移动性差:水循环设备占地面积大,需要厂房,供水设备等;

2、涡轮旋转式(罗茨真空泵)瓦斯抽放站


涡轮旋转式(罗茨真空泵)瓦斯抽放泵作为一种新的瓦斯抽放设备,在德国等欧洲国家在许多年前已经取代水环式真空泵 。另外,德国的瓦斯抽采技术在过去的几十年中发生了质的变化,开始使用集装箱式抽采站,并配套有先进的测量技术,检测技术,设备监测,数据储存,计算机操控等,增强了整个抽采系统的安全性。

相对于水循环泵,集装箱式瓦斯抽采泵有很多优点:
1) 通过变频系统对真空泵的可调节性,可以根据实际需要调节系统负压和流量,满足多种工况需求;
2)系统集成自动化程度高,可以实现自动化智能型瓦斯抽采、无人值守;
3)工作效率最高可达70%, 因此更加节能;
4)无需水源冷却,同时抽出的气体含水量少,可以直接使用用来发电利用;
5)由于无需水源,所以在冬天-20度的地方依然可以使用;
6)体积小,占地面积少,无需厂房、安装简单;
7)可移动性强,可以固定使用,也可移动使用。

集装箱瓦斯抽采泵站特点介绍:
1、低能耗,高效率
靠罗茨真空泵叶轮之间以及叶轮与泵壳之间空间体积变化产生负压,叶轮之间保持小缝隙不接触,不会产生火花,也减少了机械功磨损消耗,工作效率达到70%。
由于抽吸原理与工艺的差异,PGM集装箱式抽采站拥有显著的能耗优势。即使在负压流量等参数都完全相同的情况下运行时,比水环泵节能30% 。

2、动态调节的智能抽采方式
通过电气变频技术,能够大范围线性调节真空泵的运转参数,该抽采泵可以在相当大的范围内调节抽采流量。可调节区间为30%-100%的最大转速,并且转速与能耗有很高的线性度。 而传统水环式抽采泵,即便安装变频系统,有效调节区间较窄,并且能耗与转速非线性,节能效果不明显。
  PGM涡轮旋转式智能抽采系统可以实现瓦斯抽采量的最优调控,可以提供固定流量,目标负压,目标浓度三种智能抽采运行模式。可以根据矿井的实际瓦斯涌出与抽采情况,动态调节抽采量和真空度设置,在保障安全的前提下,大量节约能源,提升效率,减少浪费,同时达到可控抽采与节能的目的。
先进的在线监控与软件诊断控制系统,可以实现触控界面操作,运行参数自动存储,可通过网络远程传输和远程控制,实现无人值守。

3、动态调节提升抽采浓度
国内大量的瓦斯抽采浓度都不得不在可爆区间之内作业,只能通过喷雾等手段降低管道爆燃的风险。将抽采浓度控制在可爆区间之外,才是最好的安全措施。
合理抽采负压更符合瓦斯释放的规律,更有利于瓦斯的充分释放,最终提升抽采效果。德国在80年代的大规模瓦斯抽采实验表明:合理的降低抽采负压(德国业内公认的合理负压在管孔处为: 3-5kPa),有利于管孔稳定长期的释放瓦斯,总抽采量增加,有利于生产安全,同时大大降低管网设计负担,较少漏气且利于长期有效地再利用。

在装机功率一定的情况下,瓦斯抽采系统的流量与负压相关,集装箱式瓦斯抽放泵站可以根据需要的状况进行动态调节,可通过调节流量间接控制抽采系统负压,通过合理的流量与负压配合,可以明显减少降低吸入的空气量,提升瓦斯抽采浓度。


4、集装箱式紧凑设计 ,灵活组合
PGM涡轮旋转抽采系统,一个集装箱就可以是一个独立的泵站,内部开关、阀门、电控、安全设施齐全,不需要另外设计、采购、安装与管理。采用单体或双台分体集装箱设计,单箱流量配置可以从90m³/min到221m³/min灵活组合,便于运输、布局、安装、维护。 由于无需水循环附属设施,设备占地面积很小。

由于设备都固化在一个集装箱中,PGM涡轮旋转式抽放站安装简便,2天可以完成主设备与管道安装,5天时间完成线缆布置与调试。 使用过的设备可以在2个星期的时间里完成拆卸,运输,再组装,挪动抽采站位置或者改变抽采站布局非常方便。 配套的瓦斯发电利用装备也是集装箱布局,只要预留好管道,加装设备简便易行。

5、安全可靠的设备保证
集装箱式瓦斯抽放站部件设计和配备特别选用世界顶尖品牌配件。配备的涡轮回旋真空泵具有欧盟ATEX认证和MA认证,保证设备的安全运转。
配备的快速闭合阀门达到毫秒级动作响应且具有欧盟ATEX认证,保证紧急情况下的有效防护。

配备的在线气体分析仪采用先进的具有ATEX认证的防回火装置,保证气体分析仪和设备的绝对安全。

配备的防爆燃型阻火器,具有欧盟ATEX认证,可以阻断管路中的火焰传递,不仅可以保证设备安全,也可以保证抽放管路安全。

6、适应“互联网+”和瓦斯抽采的大数据时代
泵站具有远程故障诊断、系统维护、系统升级更新的功能,可扩充进行桌面甚至移动平台的远程监控。
由于集装箱式抽采站系统整体设计,动态数据记录详尽,可用于大数据分析。可应用领域包括:管道气密性分析; 瓦斯抽采效果分析对比; 精确计算瓦斯残存量; 寻找最适宜的抽采参数等。