煤倉不同瓦斯釋放強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生。本文以某選煤廠煤倉為例，通過CFX數值模擬的方法對煤倉內不同瓦斯釋放強度，以及倉內采取機械送風的通風方式下，倉內瓦斯治理的效果做了研究，為選煤廠煤倉瓦斯通風治理提供參考。

【關鍵詞】選煤廠；煤倉；瓦斯通風；數值模擬

中圖分類號： TD712 文獻標識碼： A 文章編號： 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 數值模擬模型及通風量

某選煤廠是特大型煉焦選煤廠，該煤倉采取機械送風的通風方式示意圖如圖1所示，其各項幾何尺寸如下：設備倉高度為5000mm，煤倉直徑為10000mm，窗戶高度為2200mm，設備倉上開設6個窗戶，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。

煤倉內稀釋爆炸有毒有害氣體的通風量Q可按照如下式計算[1-3]：

Q=■

式中：Q為稀釋瓦斯需要的通風量（m3/s）；K為考慮瓦斯散發的不均勻性和分布狀況等因素的安全系數，對于機械送風系統，K取6；Ld為煤倉中單位時間瓦斯的釋放量（m3/min）；C為瓦斯的安全允許濃度（%），C值取0.5%；Cj為進風中的瓦斯濃度（%），其值取0。

2 不同瓦斯釋放強度下煤倉內瓦斯濃度模擬分析

本文選取兩種瓦斯釋放強度，瓦斯釋放強度Ld分別取8m3/min和10m3/min，根據上式可算得需要的通風量Q分別為Q1=96m3/min、Q2=120m3/min，送風風管直徑取600mm，則兩種通風量風管截面上的平均風速依次為ν1=5.7m/s、ν2=7.1m/s，在以上兩種瓦斯釋放強度下，利用流體力學計算軟件CFX對圖1所示的煤倉幾何模型進行數值模擬分析，模擬結果如圖2-3所示，其中圖2為Ld=8m3/min距設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，當煤倉內的瓦斯釋放強度為8m3/min時，隨著距離設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，在距離設備倉頂面1m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對其它截面均最大，在距離設備倉頂面15m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對其它截面均最小，在距離設備倉頂面6m處的水平截面上，由于該水平截面位置位于儲煤倉的頂部轉角位置處，瓦斯在儲煤倉的頂部轉角處相對儲煤倉內的其它區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中距離設備倉頂面6m位置處曲線形成了凸點。當煤倉內的瓦斯釋放強度為8m3/min時，距離設備倉頂面超過1m的區域其水平截面上的瓦斯最大體積濃度均不超過0.35%，距離設備倉頂面超過1m的區域其水平截面上的瓦斯平均體積濃度均不超過0.1%，煤倉內的瓦斯積聚問題能得到有效的解決。

由圖3可知，當煤倉內的瓦斯釋放強度為10m3/min時，隨著距離設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，在距離設備倉頂面1m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對其它截面均最大，在距離設備倉頂面15m處水平截面上瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均濃度相對其它截面均最小，在距離設備倉頂面6m處的水平截面上，由于該水平截面位置位于儲煤倉的頂部轉角位置處，瓦斯在儲煤倉的頂部轉角處相對儲煤倉內的其它區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，從而在中距離設備倉頂面6m位置處曲線形成了凸點。當煤倉內的瓦斯釋放強度為10m3/min時，距離設備倉頂面超過1m的區域其水平截面上的瓦斯最大體積濃度均不超過0.4%，距離設備倉頂面超過1m的區域其水平截面上的瓦斯平均體積濃度均不超過0.2%，煤倉內的瓦斯積聚問題能得到有效的解決。

3 結論

當煤倉倉內瓦斯釋放強度分別為8m3/min和10m3/min時，煤倉內距離倉頂1m范圍外的區域瓦斯最大體積濃度和瓦斯平均體積濃度均未超過0.5%，煤倉內采取機械送風的通風方式能對倉內瓦斯具有良好的治療效果。

【參考文獻】

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