CN102410039B

CN102410039B - 自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统

Info

Publication number: CN102410039B
Application number: CN201110320705.8A
Authority: CN
Inventors: 陆守香; 王昌建; 黎昌海; 刘暄亚; 卢平
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2031-10-20
Also published as: CN102410039A

Abstract

本发明涉及自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统。该系统包括地面供水机构、主供水管路和一条以上的支供水管路；地面供水机构包括水箱；主供水管路的一端连通着水箱的一侧下部，另一端连通着一条以上的支供水管路；每条支供水管路上串联着电动阀B、水压控制器B、过滤器C、细过滤器、闸阀D和防爆快速启动机构，支供水管路的另一端并联着两个以上的细水雾喷头；防爆快速启动机构由并联的惰化启动阀、抑爆启动阀和闸阀E组成，惰化启动阀上设有瓦斯浓度传感器，抑爆启动阀上设有瓦斯爆炸传感器。本发明既可以实现对已达到爆炸极限但尚未引燃的瓦斯实施惰化而防止发生爆炸的目的，也可以对已发生的瓦斯爆炸实施火焰抑制而阻隔爆炸火焰传播的目的。

Description

自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统

技术领域

本发明属于可燃气体爆炸预防与抑制技术领域，涉及一种自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统。

背景技术

目前的煤矿井下抑爆系统或装置只有抑爆功能，没有防止瓦斯爆炸功能。煤矿井下抑爆技术可分为被动式抑爆和主动式抑爆。被动式隔爆棚是最常见的被动式抑爆装置，它利用爆炸动压抛撒抑爆剂（岩粉或水），因此，被动式隔爆棚只适用于抑制爆炸动压大于18kPa、火焰传播速度大于100m/s的瓦斯煤尘爆炸，并且只能安装在距爆炸中心60米以外的区域，保护范围有限。并且，由于被动式隔爆装置需要一定的爆炸动压才能动作，而瓦斯爆炸压力比煤尘爆炸压力低一个数量级，所以，被动式隔爆装置不能可靠地被瓦斯爆炸压力启动，达不到需要的隔爆效果。主动式抑爆技术利用机械触发机构感知爆炸并利用储能驱动机构抛撒抑爆剂。由于机械触发机构总有一定的延迟时间，所以，由机械触发到抑爆剂布满整个巷道断面需要一定时间，这时，爆炸火焰已部分或者全部传过这一断面，抑爆效果不是十分理想。因此迫切需要一种能快速有效预防并遏制瓦斯爆炸的防爆抑爆系统。

发明内容

针对现有抑爆系统和抑爆装置存在的问题，为克服现有技术不具备预防瓦斯爆炸、抑爆剂释放时间与爆炸火焰到达时间难以同步甚至滞后、抑爆剂不能连续释放、难以抑制后续爆炸火焰的缺点，本发明以廉价的水作为抑爆剂，利用地面与井下高度差产生的水压差，基于高压雾化原理将水雾化为细水雾，并结合快速启动技术，提供一种自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统。

具体的技术方案如下：

自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统包括地面供水机构4、主供水管路6和一条以上的支供水管路10；

所述地面供水机构4包括水箱，所述水箱的上部连通着进水管路1，进水管路1上串联着进水控制阀2和过滤器A3；

所述主供水管路6的一端连通着水箱的一侧下部，另一端连通着一条以上的支供水管路10；主供水管路上串联着电动阀A7、过滤器B8和水压控制器A9；

所述每条支供水管路10上串联着电动阀B13、水压控制器B14、过滤器C15、细过滤器19、闸阀D20和防爆快速启动机构21，支供水管路10的另一端并联着两个以上的细水雾喷头27；所述电动阀B13的进口并联着闸阀A11的进口，闸阀A11的出口为排污口12；所述过滤器C15的进口连通着三通管的第一口，过滤器C15的出口连通着三通管的第二口，三通管的第二口上串联着闸阀C18，三通管的第三口上串联着闸阀B16，闸阀B16的出口为清洁口17；所述防爆快速启动机构21由并联的惰化启动阀22、抑爆启动阀23和闸阀E24组成，所述惰化启动阀22与瓦斯浓度传感器25相连，所述抑爆启动阀23与瓦斯爆炸传感器26相连。

所述进水控制阀2、惰化启动阀22和抑爆启动阀23均为电磁阀。

所述过滤器A3、过滤器B8和过滤器C15均为网状杂质过滤器。

所述水压控制器A9和水压控制器B14均为可联动式水压控制器。

所述电动阀A7、电动阀B13均为联动式自动调节阀。

闸阀A11、闸阀B16、闸阀C18、闸阀D20和闸阀E24均为手动闸阀。

所述地面供水机构4的水箱内设有水位传感器5。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1、本发明既可以实现对已达到爆炸极限但尚未引燃的瓦斯实施惰化而防止发生爆炸的目的，也可以对已发生的瓦斯爆炸实施火焰抑制而阻隔爆炸火焰传播的目的。克服现有技术不具备防止瓦斯爆炸、抑爆剂释放时间与爆炸火焰到达时间难以同步甚至滞后、抑爆剂不能连续释放、难以抑制后续爆炸火焰的缺点；

2、本发明采用水作为惰化、抑爆剂，价格低廉、不失效；利用水压差自动喷水（自压式喷水），不需高压泵加压也可常年保持高压细水雾喷雾的工作压力条件，所以，本发明既可靠又不消耗能源；同时，高压细水雾用水量比水幕少得多，连续喷雾也不会产生水害。所以，这是一种可靠、环保、节能的安全预防技术；

3、本发明采用瓦斯浓度传感器跟踪检测巷道保护区内瓦斯浓度变化规律，在预测该区瓦斯浓度将达到爆炸极限范围时，立即启动快速启动阀连续释放细水雾，利用细水雾具有的良好跟随特性，细水雾滴群跟随气流运动不断在含瓦斯空气中扩散、混合，从而惰化瓦斯混合气使之失去爆炸能力；

4、本发明采用瓦斯爆炸传感器，具有快速探测瓦斯爆炸火焰的功能。验证试验表明，该系统可以可靠探测20米以外的瓦斯火焰，并在数十毫米内启动抑爆启动阀，所以可以在瓦斯爆炸传播火焰达到之前就能连续释放出细水雾，保证水雾充满断面后瓦斯爆炸火焰才会到达，解决了贮压式隔爆装置或一般机械触发式启动装置动作时间相对较慢的难题。

附图说明

图1为自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统示意图。

上图中序号：进水管路1、进水控制阀2、过滤器A3、地面供水机构4、水位传感器5、主供水管路6、电动阀A7、过滤器B8、水压控制器A9、支供水管路10、闸阀A11、排污口12、电动阀B13、水压控制器B14、过滤器C15、闸阀B16、清洁口17、闸阀C18、细过滤器19、闸阀D20、防爆快速启动机构21、惰化启动阀22、抑爆启动阀23、闸阀E24、瓦斯浓度传感器25、瓦斯爆炸传感器26、细水雾喷头27。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例

参见图1，自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统包括地面供水机构4、主供水管路6和二条以上的支供水管路10；

地面供水机构4包括水箱，水箱内设有水位传感器5；水箱的上部连通着进水管路1，进水管路1上串联着进水控制阀2和过滤器A3。

主供水管路6的一端连通着水箱的一侧下部，另一端连通着二条以上的支供水管路10；主供水管路上串联着电动阀A7、过滤器B8和水压控制器A9；二条以上的支供水管路10分别延伸到地下断面保护区，水通过主供水管路6再经支供水管路10输送到保护区。

每条支供水管路10上串联着电动阀B13、水压控制器B14、过滤器C15、细过滤器19、闸阀D20和防爆快速启动机构21，支供水管路10的另一端并联着两个以上的细水雾喷头27；电动阀B13的进口并联着闸阀A11的进口，闸阀A11的出口为排污口12；过滤器C15的进口连通着三通管的第一口，过滤器C15的出口连通着三通管的第二口，三通管的第二口上串联着闸阀C18，三通管的第三口上串联着闸阀B16，闸阀B16的出口为清洁口17。防爆快速启动机构21由并联的惰化启动阀22、抑爆启动阀23和闸阀E24组成，惰化启动阀22与安装在保护区监测点的瓦斯浓度传感器25相连，抑爆启动阀23与安装在保护区监测点的瓦斯爆炸传感器26相连。

上述进水控制阀2、惰化启动阀22和抑爆启动阀23均为电磁阀；上述过滤器A3、过滤器B8和过滤器C15均为网状杂质过滤器；上述水压控制器A9和水压控制器B14均为可联动式水压控制器；上述闸阀A11、闸阀B16、闸阀C18、闸阀D20和闸阀E24均为手动闸阀。

在保护区内，从离工作面30米位置的断面开始，每间隔5米的断面上设置一支供水管路10，连续设置5个供水支路（每一支供水管路形成一个保护断面），形成第一连续喷雾区；间隔60米再连续设置5个保护断面（断面间距仍为5米），形成第二连续喷雾区；在第一连续喷雾区之前和两个连续喷雾区之间并列设置两组瓦斯浓度传感器25和瓦斯爆炸传感器26。

主要工作特点如下：

利用水箱内的水位传感器5和进水控制阀2保持地面供水机构4内的水位，提供充足的可连续喷雾所需水源，并产生足够的水压差，由水压控制器A9监测和控制电动阀A7保证供水主管内水压大于细水雾喷头的最小工作压力，并连续供水，由水压控制器B14监测和控制电动阀B13保证供水支管内水压达到细水雾喷头的工作压力。水流经过过滤器C15、细过滤器19可获得无颗粒杂质的清水。在正常工作状态下，开启电动阀B13和闸阀D20，关闭闸阀B16和闸阀C18。在维修情况下，关闭电动阀B13，开启闸阀B16和闸阀C18，对过滤器C15和细过滤器19进行日常维护（清洗或更换）。在正常工作状态时，开启闸阀E24可清洗细水雾喷头。

在正常工作状态下，惰化启动阀22、抑爆启动阀23和闸阀E24都处于关闭状态。当瓦斯浓度传感器25监测到监测点局部瓦斯浓度达到4%，立即启动第一连续喷雾区的惰化启动阀22工作，通过细水雾喷头27开始喷洒高压细水雾。由于本发明产生的是高压细水雾且连续喷雾，细水雾不会像水幕那样会很快沉降消退，而是一直保持着足够的细水雾浓度；加之高压细水雾能够跟随空气流动，利用通风气流携带高压细水雾与瓦斯空气混合气混合可实现对瓦斯惰化（与此同时，地面控制中心会很快发现瓦斯浓度已经超过1%，并开始采取其他相应安全技术措施），直至控制中心人工停止喷射细水雾。

在瓦斯浓度没有超限或没有发生瓦斯爆炸的情况下，井下不会出现瓦斯爆炸火焰光，由于瓦斯爆炸传感器26具有很高的瓦斯火焰光谱选择性，瓦斯爆炸传感器26不会因为矿灯光等其他光源而被触发而向抑爆启动阀23发出启动信号，水不会流过抑爆启动阀23。但是，当意外发生瓦斯爆炸时，瓦斯爆炸传感器26可以及时准确识别出其周围20米范围内的瓦斯火焰，并立即发出信号迅速同时启动第一、第二连续喷雾区的抑爆启动阀23，同时利用细水雾喷头27进行喷雾。当瓦斯爆炸火焰传播到第一连续喷雾区前端时，整个保护区已经充满水雾，可对爆炸火焰实施抑制。第二连续喷雾区可以对第一连续喷雾区已抑制的气流实施降温，也可以防止因爆炸火焰被抑制而引起气流反向流动引起的后续爆炸。

Claims

1.自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：包括地面供水机构（4）、主供水管路（6）和一条以上的支供水管路（10）；

所述地面供水机构（4）包括水箱，所述水箱的上部连通着进水管路（1），进水管路（1）上串联着进水控制阀（2）和过滤器A（3）；

所述主供水管路（6）的一端连通着水箱的一侧下部，另一端连通着一条以上的支供水管路（10）；主供水管路上串联着电动阀A（7）、过滤器B（8）和水压控制器A（9）；

所述每条支供水管路（10）上串联着电动阀B（13）、水压控制器B（14）、过滤器C（15）、细过滤器（19）、闸阀D（20）和防爆快速启动机构（21），支供水管路（10）的另一端并联着两个以上的细水雾喷头（27）；所述电动阀B（13）的进口并联着闸阀A（11）的进口，闸阀A（11）的出口为排污口（12）；所述过滤器C（15）的进口连通着三通管的第一口，过滤器C（15）的出口连通着三通管的第二口，三通管的第二口上串联着闸阀C（18），三通管的第三口上串联着闸阀B（16），闸阀B（16）的出口为清洁口（17）；所述防爆快速启动机构（21）由并联的惰化启动阀（22）、抑爆启动阀（23）和闸阀E（24）组成，所述惰化启动阀（22）与瓦斯浓度传感器（25）相连，所述抑爆启动阀（23）与瓦斯爆炸传感器（26）相连；

所述进水控制阀（2）、惰化启动阀（22）和抑爆启动阀（23）均为电磁阀。

2.根据权利要求1所述的自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：所述过滤器A（3）、过滤器B（8）和过滤器C（15）均为网状杂质过滤器。

3.根据权利要求1所述的自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：所述水压控制器A（9）和水压控制器B（14）均为可联动式水压控制器。

4.根据权利要求1所述的自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：所述电动阀A（7）、电动阀B（13）均为联动式自动调节阀。

5.根据权利要求1所述的自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：所述闸阀A（11）、闸阀B（16）、闸阀C（18）、闸阀D（20）和闸阀E（24）均为手动闸阀。

6.根据权利要求1所述的自压式快速启动连续水喷雾防爆抑爆系统，其特征在于：所述地面供水机构（4）的水箱内设有水位传感器（5）。