低浓度瓦斯重庆煤科院输送管道隔爆、抑爆装置
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控制井下低浓度瓦斯抽采过程中尽可能避免遇 到火源，万一遇到火源也要确保燃烧爆炸不向 输送管路中传播蔓延；
控制低浓度瓦斯排放过程尽可能避免遇到火源 ，万一遇到火源也要确保燃烧爆炸不向输送管 路中传播蔓延；
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
•
三、技术措施
内燃机内部控制燃烧爆炸不向外传播措施
金属波纹带阻 火器
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源 。
安全设施安设段管道应选用钢管，其他输送管道 可选用非金属管；瓦斯输送管应采取防腐蚀、防 漏气、防砸坏、防静电等措施。
瓦斯输送管道与地面或地下建筑物、构筑物或其 他管线应安全距离应符合相关规范要求。
瓦斯抽采泵房、输气站加压机房和低浓度瓦斯管 道系统中所选用的电器设备、仪表均应满足矿用 防爆要求。非防爆设备和仪表应集中安设到专门 的仪表间（或配电间），并采取相应的隔离措施 和消防措施。
6&7.火焰速度监测点（1对）8.水雾发生器 9.阻火观察窗 10.火焰监测点
•
11.水泵流量表 12.水压力表13.水泵 14.水池 15.旋风脱水器 16.
重力脱水器 17.阀门 18.发电机组
对于DN500当输送管道较长（长于100m）时，管道细水雾
可有效熄灭爆炸火焰，可全部使用不带导流板的水雾发生器
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
在输送管道系统中应设置安全监测控制设施； 阻火、泄爆、抑爆、阻爆、监测控制、非金属
管等相关产品性能、功能、质量和安装等要求 均应符合本系列相关产品标准的要求。
•
四、试验情况
试验系统
数据采集系统（测试系统 ，火焰、压力等传感器）
监测 控制 数据 采集 系统
•
四、试验情况
试验任务
管道中低浓度瓦斯燃烧爆炸传播规律及阻爆特性
DN500 DN700管道火焰传播速度曲线图
•
四、试验情况
试验任务
水封阻火泄爆装置试验
• DN500泄爆片冲破瞬间
火源不能通过
• DN500火焰压力从泄爆口释放情 况
•
四、试验情况
试验任务
水封阻火泄爆装置试验
• DN500水封阻火泄爆装置内爆炸 情况
以脱水器为界，靠机组侧属机组安全设施要求（每台机组两 个阻火器），靠进气侧分别安装水封阻火泄爆4、粉剂或水 雾抑爆5、阻爆泄爆6、7、8三级安全装置，确保内燃机内部 燃烧爆炸波不向外传播。
•
三、技术措施
•水封阻火泄爆装置
瓦斯气体输送方向→
泄爆 口
←爆炸波传播方向
金属 网
水
☆泄爆装置。 ☆水位监控。 ☆金属分流网 。
•
四、试验情况
试验系统
管道试验系统（管道、配气和搅拌装置） 试验管道： 设计压力2.5MPa 。DN500mm管道 长66.5m， DN700mm管道长 93.1m。
•
四、试验情况
试验系统
细水雾管道试验系统。
•
四、试验情况
试验任务
管道中低浓度瓦斯燃烧爆炸传播规律及阻爆特性
DN500 DN700管道压力峰值曲线图
瓦斯抽采站、输气站建筑和放空管应满足《建 筑物防雷设计规范》的要求，设置防雷设施， 分别装设避雷带或避雷针装置。通往井下的抽 采管路应采取防雷和隔离措施。
地面瓦斯输送管道应采用埋地敷设，特殊情况 需采用架空敷设时，在管道进、出建筑物100m 范围内，应每隔25m左右接地1次，其接地电阻 不应大于20Ω。
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
瓦斯利用设施端的输瓦斯管道中应安设防回流 设施，防止抽采泵突然停泵而出现回流。
低浓度瓦斯输送系统不得设置缓冲罐； 加压设备应选择湿式压缩机； 抽采设备应选择湿式抽采泵； 正压输送时，输送压力不宜超过20kPa，安全
设施安设段，管内气体流速不宜大于10m/s；
•
三、技术措施
确保井下低浓度瓦斯抽采遇火 燃烧爆炸不向输送管路中传播
井下自燃煤层低浓度瓦斯抽采时 ，应采取控制发火的相应措施；
在靠近抽采管入口100m以内的 管道上开始安设自动喷粉抑爆装 置，每组抑爆装置需安设2个喷 粉罐，至少安设2组，组间距离 小于100m。
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
发动机阻火防爆示意图 1、金属波纹带阻火器 2、电磁阀 3、调压阀 4、防爆止回阀 5、瓦斯与空气增压中冷装置 6、金属波纹带阻火器 7、燃烧室
重点依靠1和6两级阻火器减弱火源和爆炸波向瓦斯管方向传播
•
脱水 器
三、技术措施
确保内燃机组管燃烧爆炸 不向外传播措施
1、脱水器 2、火焰传感器 3、压力传感器 4、水封式阻火泄爆装置 5、抑爆装置 6、泄爆器 7、阻爆阀门 8、截止阀
低浓度瓦斯即使不利用，在排放、输送和抽采 过程同样存在重大安全隐患；因而国外基本上 不抽低浓度瓦斯，而我国近期内难以做到；
因而，研究低浓度瓦斯抽采、输送、利用、排 放环节的安全保障技术并形成系列标准能有效 规范低浓度瓦斯抽采、排放、输送和发电利用 各环节的安全行为，促进瓦斯抽采利用产业的 迅速发展，提升中国节能减排的技术水平。
。
•
•四、试验情况
试验任务
自动阻爆器试验 结果表明：起
爆点在20m以 外均可成功阻 断火源。
•
•五、制定标准
已形成系列技术标准报批稿
《煤矿低浓度瓦斯输送管道安全保障系统设计规范》 《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全技术要求》 《煤矿瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件
》
《煤矿用非金属瓦斯抽放管通用技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合输送系统技术规范》 《煤矿低浓度瓦斯气水二相流安全输送系统技术规范》 《瓦斯输送管道自动喷粉抑爆装置通用技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯输送管道用泄爆、防回火器技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯输送管道用自动快速切断装置技术条件》 《煤矿瓦斯输送管道金属波纹带阻火器通• 用技术条件》
•
二、技术思路
前提
浓度低于30%的瓦斯必然存在燃烧和爆炸危险； 瓦斯内燃机发电的原理主要是利用瓦斯的爆炸特性；
低浓度瓦斯输送及内燃机发电系统示意
抽 瓦 斯 泵
内 燃 机 组
排 空 管
输 送 管
低 浓 度
瓦 斯 源
•
二、技术思路
技术关键
控制内燃机内部的爆炸仅局限于内燃机内部， 确保不向外传播蔓延；
• DN700水封阻火泄爆装置过火情
况
•
四、试验情况
试验任务
自动喷粉抑爆装置
1—点火源 2、3—自动喷粉抑爆装置传感器 4—抑爆器 5、6、7—测试用火焰传感器
自动抑爆试验示意图
试验结果：单个抑爆器有效灭火抑爆距离≤6m
•
四、试验情况
试验任务
细水雾抑爆试验
•
1.罗茨鼓风机 2.天然气减压阀 3.混合器 4.阻火器 5.雷管点火点
•六、结束语
标准尚待审批，规程障碍有待解决。 成果适用于输送管径为700mm以内。
•
•
三、技术措施
确保排空管燃烧爆炸不向 管路方向传播措施
1.火焰传感器
2. 压力传感器 3. 水封式阻火泄爆装置
4.自动喷粉抑爆装置 5. 泄爆器
6. 阻爆阀门
7. 截止阀
排空管设计应符合相关要求，并安装防雷设施； 靠进气侧分别安装水封阻火泄爆3、粉剂抑爆4、 阻爆泄爆5、6、7三级安全装置，确保排空管燃烧 爆炸波不向管路方向传播。
低浓度瓦斯接近燃烧爆
炸浓度限，出于安全性考虑
，现行规程规定：浓度低于
30%的瓦斯不得利用。
使得抽采瓦斯的利用
率在逐年下降。不符合节能
减排和循环经济的发展思路
•
一、背 景
近些年低浓度瓦斯发电技术的发展，使得煤矿 利用低浓度瓦斯的积极性高涨，目前全国已安 装数百套瓦斯发电机组，其中不乏利用浓度低 于30%的瓦斯，存在安全隐患；
低浓度瓦斯重庆煤科院 输送管道隔爆、抑爆装
置
2020年5月26日星期二
一、背 景
近些年我国煤矿瓦斯抽采量迅速上升，2005年23.5 亿m3，2008年已达到52亿m3。然而，约80%的瓦 斯是采用卸压抽和采空区抽瓦斯的方法获得，抽出 瓦斯的浓度较低，55%以上的抽采瓦斯浓度低于 30%（定义为低浓度瓦斯）。
•
三、技术措施
•粉剂自动喷粉抑爆装置
1、抑爆装置喷嘴 2、抑爆装置贮粉筒
3、灭火剂缓冲器 4、气体发生器
5、接线端
6、电缆线
7、控制器 8、紫外火焰传感器
•
三、技术措施
Hale Waihona Puke Baidu•阻爆泄爆装置
瓦斯气流动 爆方炸向波传播方
向
采用光电火焰传 感器、压力控制 传感器、机电联 动器联合控制自 动阻爆装置动作
控制低浓度瓦斯排放过程尽可能避免遇到火源 ，万一遇到火源也要确保燃烧爆炸不向输送管 路中传播蔓延；
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
•
三、技术措施
内燃机内部控制燃烧爆炸不向外传播措施
金属波纹带阻 火器
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源 。
安全设施安设段管道应选用钢管，其他输送管道 可选用非金属管；瓦斯输送管应采取防腐蚀、防 漏气、防砸坏、防静电等措施。
瓦斯输送管道与地面或地下建筑物、构筑物或其 他管线应安全距离应符合相关规范要求。
瓦斯抽采泵房、输气站加压机房和低浓度瓦斯管 道系统中所选用的电器设备、仪表均应满足矿用 防爆要求。非防爆设备和仪表应集中安设到专门 的仪表间（或配电间），并采取相应的隔离措施 和消防措施。
6&7.火焰速度监测点（1对）8.水雾发生器 9.阻火观察窗 10.火焰监测点
•
11.水泵流量表 12.水压力表13.水泵 14.水池 15.旋风脱水器 16.
重力脱水器 17.阀门 18.发电机组
对于DN500当输送管道较长（长于100m）时，管道细水雾
可有效熄灭爆炸火焰，可全部使用不带导流板的水雾发生器
•
三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
在输送管道系统中应设置安全监测控制设施； 阻火、泄爆、抑爆、阻爆、监测控制、非金属
管等相关产品性能、功能、质量和安装等要求 均应符合本系列相关产品标准的要求。
•
四、试验情况
试验系统
数据采集系统（测试系统 ，火焰、压力等传感器）
监测 控制 数据 采集 系统
•
四、试验情况
试验任务
管道中低浓度瓦斯燃烧爆炸传播规律及阻爆特性
DN500 DN700管道火焰传播速度曲线图
•
四、试验情况
试验任务
水封阻火泄爆装置试验
• DN500泄爆片冲破瞬间
火源不能通过
• DN500火焰压力从泄爆口释放情 况
•
四、试验情况
试验任务
水封阻火泄爆装置试验
• DN500水封阻火泄爆装置内爆炸 情况
以脱水器为界，靠机组侧属机组安全设施要求（每台机组两 个阻火器），靠进气侧分别安装水封阻火泄爆4、粉剂或水 雾抑爆5、阻爆泄爆6、7、8三级安全装置，确保内燃机内部 燃烧爆炸波不向外传播。
•
三、技术措施
•水封阻火泄爆装置
瓦斯气体输送方向→
泄爆 口
←爆炸波传播方向
金属 网
水
☆泄爆装置。 ☆水位监控。 ☆金属分流网 。
•
四、试验情况
试验系统
管道试验系统（管道、配气和搅拌装置） 试验管道： 设计压力2.5MPa 。DN500mm管道 长66.5m， DN700mm管道长 93.1m。
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四、试验情况
试验系统
细水雾管道试验系统。
•
四、试验情况
试验任务
管道中低浓度瓦斯燃烧爆炸传播规律及阻爆特性
DN500 DN700管道压力峰值曲线图
瓦斯抽采站、输气站建筑和放空管应满足《建 筑物防雷设计规范》的要求，设置防雷设施， 分别装设避雷带或避雷针装置。通往井下的抽 采管路应采取防雷和隔离措施。
地面瓦斯输送管道应采用埋地敷设，特殊情况 需采用架空敷设时，在管道进、出建筑物100m 范围内，应每隔25m左右接地1次，其接地电阻 不应大于20Ω。
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三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
瓦斯利用设施端的输瓦斯管道中应安设防回流 设施，防止抽采泵突然停泵而出现回流。
低浓度瓦斯输送系统不得设置缓冲罐； 加压设备应选择湿式压缩机； 抽采设备应选择湿式抽采泵； 正压输送时，输送压力不宜超过20kPa，安全
设施安设段，管内气体流速不宜大于10m/s；
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三、技术措施
确保井下低浓度瓦斯抽采遇火 燃烧爆炸不向输送管路中传播
井下自燃煤层低浓度瓦斯抽采时 ，应采取控制发火的相应措施；
在靠近抽采管入口100m以内的 管道上开始安设自动喷粉抑爆装 置，每组抑爆装置需安设2个喷 粉罐，至少安设2组，组间距离 小于100m。
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三、技术措施
确保低浓度瓦斯在其他环节不遇到火源。
发动机阻火防爆示意图 1、金属波纹带阻火器 2、电磁阀 3、调压阀 4、防爆止回阀 5、瓦斯与空气增压中冷装置 6、金属波纹带阻火器 7、燃烧室
重点依靠1和6两级阻火器减弱火源和爆炸波向瓦斯管方向传播
•
脱水 器
三、技术措施
确保内燃机组管燃烧爆炸 不向外传播措施
1、脱水器 2、火焰传感器 3、压力传感器 4、水封式阻火泄爆装置 5、抑爆装置 6、泄爆器 7、阻爆阀门 8、截止阀
低浓度瓦斯即使不利用，在排放、输送和抽采 过程同样存在重大安全隐患；因而国外基本上 不抽低浓度瓦斯，而我国近期内难以做到；
因而，研究低浓度瓦斯抽采、输送、利用、排 放环节的安全保障技术并形成系列标准能有效 规范低浓度瓦斯抽采、排放、输送和发电利用 各环节的安全行为，促进瓦斯抽采利用产业的 迅速发展，提升中国节能减排的技术水平。
。
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•四、试验情况
试验任务
自动阻爆器试验 结果表明：起
爆点在20m以 外均可成功阻 断火源。
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•五、制定标准
已形成系列技术标准报批稿
《煤矿低浓度瓦斯输送管道安全保障系统设计规范》 《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全技术要求》 《煤矿瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件
》
《煤矿用非金属瓦斯抽放管通用技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合输送系统技术规范》 《煤矿低浓度瓦斯气水二相流安全输送系统技术规范》 《瓦斯输送管道自动喷粉抑爆装置通用技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯输送管道用泄爆、防回火器技术条件》 《煤矿低浓度瓦斯输送管道用自动快速切断装置技术条件》 《煤矿瓦斯输送管道金属波纹带阻火器通• 用技术条件》
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二、技术思路
前提
浓度低于30%的瓦斯必然存在燃烧和爆炸危险； 瓦斯内燃机发电的原理主要是利用瓦斯的爆炸特性；
低浓度瓦斯输送及内燃机发电系统示意
抽 瓦 斯 泵
内 燃 机 组
排 空 管
输 送 管
低 浓 度
瓦 斯 源
•
二、技术思路
技术关键
控制内燃机内部的爆炸仅局限于内燃机内部， 确保不向外传播蔓延；
• DN700水封阻火泄爆装置过火情
况
•
四、试验情况
试验任务
自动喷粉抑爆装置
1—点火源 2、3—自动喷粉抑爆装置传感器 4—抑爆器 5、6、7—测试用火焰传感器
自动抑爆试验示意图
试验结果：单个抑爆器有效灭火抑爆距离≤6m
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四、试验情况
试验任务
细水雾抑爆试验
•
1.罗茨鼓风机 2.天然气减压阀 3.混合器 4.阻火器 5.雷管点火点
•六、结束语
标准尚待审批，规程障碍有待解决。 成果适用于输送管径为700mm以内。
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三、技术措施
确保排空管燃烧爆炸不向 管路方向传播措施
1.火焰传感器
2. 压力传感器 3. 水封式阻火泄爆装置
4.自动喷粉抑爆装置 5. 泄爆器
6. 阻爆阀门
7. 截止阀
排空管设计应符合相关要求，并安装防雷设施； 靠进气侧分别安装水封阻火泄爆3、粉剂抑爆4、 阻爆泄爆5、6、7三级安全装置，确保排空管燃烧 爆炸波不向管路方向传播。
低浓度瓦斯接近燃烧爆
炸浓度限，出于安全性考虑
，现行规程规定：浓度低于
30%的瓦斯不得利用。
使得抽采瓦斯的利用
率在逐年下降。不符合节能
减排和循环经济的发展思路
•
一、背 景
近些年低浓度瓦斯发电技术的发展，使得煤矿 利用低浓度瓦斯的积极性高涨，目前全国已安 装数百套瓦斯发电机组，其中不乏利用浓度低 于30%的瓦斯，存在安全隐患；
低浓度瓦斯重庆煤科院 输送管道隔爆、抑爆装
置
2020年5月26日星期二
一、背 景
近些年我国煤矿瓦斯抽采量迅速上升，2005年23.5 亿m3，2008年已达到52亿m3。然而，约80%的瓦 斯是采用卸压抽和采空区抽瓦斯的方法获得，抽出 瓦斯的浓度较低，55%以上的抽采瓦斯浓度低于 30%（定义为低浓度瓦斯）。
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三、技术措施
•粉剂自动喷粉抑爆装置
1、抑爆装置喷嘴 2、抑爆装置贮粉筒
3、灭火剂缓冲器 4、气体发生器
5、接线端
6、电缆线
7、控制器 8、紫外火焰传感器
•
三、技术措施
Hale Waihona Puke Baidu•阻爆泄爆装置
瓦斯气流动 爆方炸向波传播方
向
采用光电火焰传 感器、压力控制 传感器、机电联 动器联合控制自 动阻爆装置动作