CN101988771A - 高温环境防灭火氮气冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的高温环境防灭火氮气冷却装置，主要应用于工业高温氮气的冷却。本设备的主要特征是在常规冷却装置中增加了新型多级蒸发系统和吸气平衡结构。其中蒸发系统中的感温包控制喷液膨胀阀的开启度；喷液膨胀阀能够将制冷压缩机控制在额定温度正常运行；多级膨胀阀和多级蒸发器能够使氮气进行多级蒸发、逐级降温达，最终到防灭火的理想温度。吸气平衡结构中的单向阀、压力调节阀能够使不同温度下蒸发制冷剂气体的压力平衡，确保氮气能够通过吸气过滤器回送至制冷压缩机。

Description

高温环境防灭火氮气冷却装置

技术领域

本发明属于制冷设备，主要应用于工业高温氮气的冷却，它是采用多级蒸发逐级降温方式的制冷装置。

背景技术

以前，煤矿防灭火的常规方法是使用制氮装置制成的常温氮气完成的。这种方法的缺陷是：在高温环境，特别是在高温矿井下煤层发生自燃时，通入的氮气首次将自燃的煤层熄灭后，由于氮气温度较高，使得已经熄灭的煤层因时间的延长温度再度升高，造成煤层再次自燃。这就是以前氮气常规方法防灭火不彻底的缺陷所在。

为了解决上述问题，目前、在高温矿井下，通常采用液态氮防灭火。这种方法是将液态氮释放出低温氮气送至防灭火区域，实现防灭火目的。但这种方法工艺设施复杂、费用较高，极不利于工业推广。故此，不适宜高温工矿的使用。

发明内容：

本发明的目的正是克服上述缺陷，采用多级蒸发逐级降温的方式，将制氮机制出的高温氮气分级降温、降到所需的低温氮气，直接送至防灭火区域，实现彻底防灭火之目的。这即解决了高温矿井或工业厂区使用常温氮气防灭火不彻底的问题，又解决了使用液态氮来防灭火工艺设施复杂、高成本的弊端。是一种适用高温环境利用氮气防灭火的新方法。

氮气冷却装置的技术方案是：在常规制冷装置中设计了(1、2，……N)个多级蒸发器和不同蒸发温度的膨胀阀，构成了新型的蒸发系统，将该蒸发系统所构成的制冷装置应用于氮气防灭火领域。

第一、氮气制冷装置的结构特征是：由电机经联轴器驱动压缩机，使氮气制冷装置开始工作，压缩制冷剂气体形成的高温高压气体，送到冷凝器冷凝，产生的热量通过由冷却电机驱动的冷却风机冷却散出。冷凝后的制冷剂被送到储液罐、经过滤器分离，送至蒸发系统。

第二、蒸发降温系统的总体特征：

1、蒸发系统的结构特征是：蒸发系统由第一级、第二级至第N级膨胀阀和喷液膨胀阀、第一级、第二级至第N级蒸发器构成。其中第一级、第二级或第N级膨胀阀的出口分别联接第一级、第二级或第N级蒸发器制冷剂端的入口；第一级、第二级或第N级膨胀阀的感温包安装于第一级、第二级或第N级蒸发器制冷剂循环出口处；制冷剂蒸发后分别经单向阀、压力调节阀平衡汇集、送至过滤器后进入压缩机压缩，完成制冷循环；喷液膨胀阀的出口联接制冷压缩机的吸气端，喷液膨胀阀的感温包安装于压力调解阀的出口处。第一级、第二级或第N级膨胀阀的开启度分别由第一级、第二级或第N级膨胀阀感温包的感温来控制，实现逐级降温的蒸发效果。

2、蒸发系统的氮气降温特征是：由制冷装置制出的一定压力的氮气从第一级蒸发器的冷却循环的入口进入后被进行第一阶段冷却，然后经冷却的氮气从蒸发器冷却循环的出口经联接管进入第二级蒸发器冷却循环的入口被进行第二阶段的冷即，以此类推，实现第N次逐级冷却；降温后的低温氮气从第N级蒸发器的冷却循环出口排出，用于防灭火使用。

3、喷液膨胀阀的功能特征是：本发明设计联接于制冷压缩机吸气端的喷液膨胀阀是为了使制冷压缩在额定温度下正常运行，用它膨胀少量制冷剂给压缩机降温，确保压缩机可靠运行。喷液膨胀阀通过喷液膨胀阀感温包来控制开启度。

4、吸气平衡结构特征是：本发明设计的在压缩机吸气过程中，制冷剂从第一级、第二级及第N级蒸发后，由于各级蒸发温度的不同，使蒸发器出口的压力不同，增加单向阀、压力调节阀，使不同温度蒸发制冷剂气体的压力平衡、送到吸气过滤器回到制冷压缩机。

5、特别说明：本实例为N级蒸发器的氮气冷却装置，N表示为多级可以是3、4、5……M，这取决于氮气冷却的温度要求，如氮气输入的温度越高、氮气输出的温度越低，则需要的蒸发器级数越多。

本发明的显著效果是：解决工矿企业使用高温氮气防灭火效果差的缺陷。采用多级蒸发、逐级降温和喷液冷却的制冷方法，低成本的制造深度低温氮气，是填补煤矿氮气深度制冷的空白产品。

附图说明：高温环境防灭火氮气冷却装置(标号说明)

1-第一级膨胀阀；2-第二级膨胀阀；

3-第N级膨胀阀； 4-第N级膨胀阀感温包；

5-第N级蒸发器； 6-氮气连接管；

7-第二级蒸发器；8-第二级膨胀阀感温包；

9-第一级蒸发器；10-第一级膨胀阀感温包；

11-氮气连接管； 12-高温氮气入口；

13-单向阀       14-压力调节阀；

15-吸气过滤器； 16-压力调节阀；

17-喷液膨胀阀感温包；18-压缩机；

19-电动机；          20-联轴器；

21-冷凝器；          22-风机；

23-风机电机；        24-储液罐；

25-喷液膨胀阀；      26-制冷剂过滤器；

27-氮气出口。

具体实施方案：

高温环境防灭火氮气冷却装置由电动机(19)经联轴器(20)驱动制冷压缩机(18)，使装置开始工作，压缩制冷剂成高温高压气体，送到冷凝器(21)冷凝，其冷凝产生的热量通过冷却电机(23)驱动的冷却风机(22)的冷却散出。经冷凝后的制冷剂被送到储液罐(24)、由制冷剂过滤器(26)分离，送至蒸发系统，按不同的蒸发温度、分别从第一级膨胀阀(1)送到第一级蒸发器(9)、第二级膨胀阀(2)送到第二级蒸发器(7)或第N级膨胀阀(3)送到第N级蒸发器(5)蒸发，形成对高温氮气逐级冷却的效应。由于蒸发温度的不同，使在各级蒸发器中的冷却温度逐级降低。第一级蒸发器使高温氮气从高温降到较低的温度阶段，再通过第二级、第N级蒸发器使氮气继续降温，使氮气逐级降到所需的低温，使降温的氮气从低温氮气出口输出。经蒸发后的制冷剂气体分别经单向阀(13)、压力平衡阀(14)、压力平衡阀(16)平衡汇集送到吸气过滤器(15)回到压缩机(18)完成制冷循环。第一级至第N膨胀阀由置于第一级蒸发器(9)制冷剂出口的第一级感温包(10)、置于第二级蒸发器(7)制冷剂出口的第二级感温包(8)和由置于第N级蒸发器(5)制冷剂出口的第N级感温包(4)控制开启度。连接过滤器(26)的吸气端的喷液膨胀阀(25)膨胀少量制冷剂给压缩机(18)降温，它的开启度通过置于压缩机(1)吸口的喷液膨胀阀感温包(17)控制。高温氮气从第一级蒸发器氮气(12)入口进入，经第一级蒸发器氮气出口的氮气连接管(11)进入第二级蒸发器氮气(7)入口转入，再经第二级蒸发器氮气出口的氮气连接管(6)进入第N级蒸发器氮气(7)入口转入，最后从第N级蒸发器氮气出口(27)送出低温氮气。

Claims (10)

1.整个蒸发系统的结构，本发明设计的蒸发系统由膨胀阀(1、2、3)、喷液膨胀阀(25)、蒸发器(5、7、9)和感温包(4、8、10)构成。是采用多级蒸发逐级降温方式的制冷装置。

2.权利要求1中蒸发系统中的第一级、第二级至第N膨胀阀(1、2、3)和喷液膨胀阀(25)。

3.权利要求1中蒸发系统中的第一级、第二级至第N级蒸发器(5、7、9)；

4.权利要求1中蒸发系统中的第一级、第二级或第N级膨胀阀相应感温包(4、8、10)的感温控制装置；

5.蒸发系统氮气逐级降温的全过程。

氮气从第一级蒸发器(9)的冷却入口进入后被进行逐级冷却，至从第N次蒸发器出口(27)排出，用于防灭火使用的氮气降温全过程。

6.蒸发系统中喷液膨胀阀(25)的安装使用。

联接于制冷压缩机吸气端的喷液膨胀阀(25)能使制冷压缩机(18)在额定温度下正常运行，用它膨胀少量制冷剂给压缩机降温，确保压缩机可靠运行。

7.压缩机吸气平衡结构。

本发明设计的压缩机吸气结构中，增加设计了单向阀(13)、压力调节阀(14、16)，使不同温度蒸发制冷剂气体的压力平衡、送到吸气过滤器回到压缩机(18)。

8.要求保护权利要求7中的单向阀(13)，单向阀的作用是：防止制冷剂倒流。

9.权利要求8中的压力调节阀(14、16)，压力调节阀的作用是：对制冷剂的压力调节。

10.本发明的使用范围

本发明主要用于解决工矿企业使用高温氮气防灭火，进行氮气深度制冷。

10、要求保护本发明的使用范围

本发明主要用于解决工矿企业使用高温氮气防灭火，进行氮气深度制冷。