煤倉不同瓦斯釋放強(qiáng)度瓦斯治理效果研究

陳坤+陳霖

【摘 要】隨著我國煤炭開采量的不斷提升，選煤廠煤倉瓦斯爆炸事故也頻頻發(fā)生。本文以某選煤廠煤倉為例，通過CFX數(shù)值模擬的方法對(duì)煤倉內(nèi)不同瓦斯釋放強(qiáng)度，以及倉內(nèi)采取機(jī)械送風(fēng)的通風(fēng)方式下，倉內(nèi)瓦斯治理的效果做了研究，為選煤廠煤倉瓦斯通風(fēng)治理提供參考。

【關(guān)鍵詞】選煤廠；煤倉；瓦斯通風(fēng)；數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)： TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）35-0029-002

Study on Gas Control Effect of Different Gas Release Strength in Coal Bunker

CHEN Kun CHEN Lin

（School of Resources and Environmental Engineering， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， China）

【Abstract】With the continuous increase of coal mining in our country， gas explosions of coal bunker in coal preparation plant are also frequently occurred. In this paper， a coal preparation plant coal bunker as an example， by CFX numerical simulation of the different positions in the coal gas release strength， as well as the warehouse to adopt mechanical ventilation under the ventilation mode， the effect of gas storage in the warehouse for the election Coal mine gas storage ventilation management provide a reference.

【Key words】Coal preparation plant； Coal bunker； Gas ventilation； Numerical simulation

1 數(shù)值模擬模型及通風(fēng)量

某選煤廠是特大型煉焦選煤廠，該煤倉采取機(jī)械送風(fēng)的通風(fēng)方式示意圖如圖1所示，其各項(xiàng)幾何尺寸如下：設(shè)備倉高度為5000mm，煤倉直徑為10000mm，窗戶高度為2200mm，設(shè)備倉上開設(shè)6個(gè)窗戶，煤倉高度20000mm，煤堆高度為13000mm，煤斗高度為13000mm，煤斗底部寬度為3000mm。

煤倉內(nèi)稀釋爆炸有毒有害氣體的通風(fēng)量Q可按照如下式計(jì)算[1-3]：

Q=■

式中：Q為稀釋瓦斯需要的通風(fēng)量（m3/s）；K為考慮瓦斯散發(fā)的不均勻性和分布狀況等因素的安全系數(shù)，對(duì)于機(jī)械送風(fēng)系統(tǒng)，K取6；Ld為煤倉中單位時(shí)間瓦斯的釋放量（m3/min）；C為瓦斯的安全允許濃度（%），C值取0.5%；Cj為進(jìn)風(fēng)中的瓦斯?jié)舛龋?），其值取0。

2 不同瓦斯釋放強(qiáng)度下煤倉內(nèi)瓦斯?jié)舛饶M分析

本文選取兩種瓦斯釋放強(qiáng)度，瓦斯釋放強(qiáng)度Ld分別取8m3/min和10m3/min，根據(jù)上式可算得需要的通風(fēng)量Q分別為Q1=96m3/min、Q2=120m3/min，送風(fēng)風(fēng)管直徑取600mm，則兩種通風(fēng)量風(fēng)管截面上的平均風(fēng)速依次為ν1=5.7m/s、ν2=7.1m/s，在以上兩種瓦斯釋放強(qiáng)度下，利用流體力學(xué)計(jì)算軟件CFX對(duì)圖1所示的煤倉幾何模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析，模擬結(jié)果如圖2-3所示，其中圖2為Ld=8m3/min距設(shè)備倉頂面不同間距水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度曲線圖，圖3為Ld=10m3/min距設(shè)備倉頂面不同間距水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度曲線圖。

由圖2可知，當(dāng)煤倉內(nèi)的瓦斯釋放強(qiáng)度為8m3/min時(shí)，隨著距離設(shè)備倉頂面距離的增加，水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度均呈下降的趨勢(shì)，在距離設(shè)備倉頂面1m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對(duì)其它截面均最大，在距離設(shè)備倉頂面15m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對(duì)其它截面均最小，在距離設(shè)備倉頂面6m處的水平截面上，由于該水平截面位置位于儲(chǔ)煤倉的頂部轉(zhuǎn)角位置處，瓦斯在儲(chǔ)煤倉的頂部轉(zhuǎn)角處相對(duì)儲(chǔ)煤倉內(nèi)的其它區(qū)域存在一定程度的積聚，使得該水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度均分別大于距設(shè)備倉頂面5m和7m處水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度，從而在圖5.1中距離設(shè)備倉頂面6m位置處曲線形成了凸點(diǎn)。當(dāng)煤倉內(nèi)的瓦斯釋放強(qiáng)度為8m3/min時(shí)，距離設(shè)備倉頂面超過1m的區(qū)域其水平截面上的瓦斯最大體積濃度均不超過0.35%，距離設(shè)備倉頂面超過1m的區(qū)域其水平截面上的瓦斯平均體積濃度均不超過0.1%，煤倉內(nèi)的瓦斯積聚問題能得到有效的解決。

由圖3可知，當(dāng)煤倉內(nèi)的瓦斯釋放強(qiáng)度為10m3/min時(shí)，隨著距離設(shè)備倉頂面距離的增加，水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度均呈下降的趨勢(shì)，在距離設(shè)備倉頂面1m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對(duì)其它截面均最大，在距離設(shè)備倉頂面15m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對(duì)其它截面均最小，在距離設(shè)備倉頂面6m處的水平截面上，由于該水平截面位置位于儲(chǔ)煤倉的頂部轉(zhuǎn)角位置處，瓦斯在儲(chǔ)煤倉的頂部轉(zhuǎn)角處相對(duì)儲(chǔ)煤倉內(nèi)的其它區(qū)域存在一定程度的積聚，使得該水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度均分別大于距設(shè)備倉頂面5m和7m處水平截面上的瓦斯最大濃度和平均濃度，從而在中距離設(shè)備倉頂面6m位置處曲線形成了凸點(diǎn)。當(dāng)煤倉內(nèi)的瓦斯釋放強(qiáng)度為10m3/min時(shí)，距離設(shè)備倉頂面超過1m的區(qū)域其水平截面上的瓦斯最大體積濃度均不超過0.4%，距離設(shè)備倉頂面超過1m的區(qū)域其水平截面上的瓦斯平均體積濃度均不超過0.2%，煤倉內(nèi)的瓦斯積聚問題能得到有效的解決。

3 結(jié)論

當(dāng)煤倉倉內(nèi)瓦斯釋放強(qiáng)度分別為8m3/min和10m3/min時(shí)，煤倉內(nèi)距離倉頂1m范圍外的區(qū)域瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均體積濃度均未超過0.5%，煤倉內(nèi)采取機(jī)械送風(fēng)的通風(fēng)方式能對(duì)倉內(nèi)瓦斯具有良好的治療效果。

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