CN104436478A - 一种气固两相射流主动阻火抑爆方法 - Google Patents

一种气固两相射流主动阻火抑爆方法 Download PDF

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刘泽功
蔡峰
苏明清
刘健
施书磊
袁俏俏
张树川
杨文旺
康亚
徐超杰
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Abstract

一种气固两相射流主动阻火抑爆方法，适用于输送具有爆炸危险性的可燃气体的工业管道内的阻火抑爆，也适用于煤矿井下瓦斯煤尘爆炸发生巷道内的抑爆。在管道外壁面上布设两个火焰传感器和两个储粉管，储粉管内装满ABC干粉灭火剂，当管道内发生可燃气体燃烧或爆炸时，火焰传感器探测火焰信号并传输给采集器，采集器输出信号到控制器，控制器发出指令驱动电磁阀开启，电磁阀开启后，高压氮气源中的高压氮气经过减压阀、电磁阀和储粉管与ABC干粉灭火剂一起喷入管道，形成高压气固两相射流幕，快速熄灭火焰，阻止燃烧或爆炸继续向前传播。本发明解决了目前抑爆设施不能阻止多次爆炸传播以及不能稀释有害气体的难题。

Description

一种气固两相射流主动阻火抑爆方法
技术领域
本发明涉及一种气固两相射流主动阻火抑爆方法，尤其适用于输送具有爆炸危险性的可燃气体的工业管道内的阻火抑爆，也适用于煤矿井下瓦斯煤尘爆炸发生巷道内的抑爆。
背景技术
新中国成立以来，全国煤矿发生一次死亡百人以上的事故共24起，造成3780人死亡，其中瓦斯(煤尘)爆炸事故21起，死亡3424人，事故起数和死亡人数占比分别为87.5％和90.58％。《煤矿安全规程》规定，高瓦斯矿井煤巷掘进工作面应安设隔(抑)爆设施，开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施。在一般大型国有煤矿，巷道中均按《煤矿安全规程》布置了隔爆水棚，但发生瓦斯爆炸时，这些隔爆措施并没有起到应有作用，甚至有时这些装置反而加强了爆炸强度，促进了爆炸的传播。2004年大平煤矿瓦斯爆炸事故调查发现在安装了隔爆水棚的工作面附近仍然有41名矿工死亡，即为一个明显例子。为了从源头上防止瓦斯积聚，越来越多的煤矿加大了瓦斯抽采的投入，瓦斯抽采是减少矿井瓦斯涌出量和防止瓦斯爆炸的治本措施，国家也明确提出将井下抽采的瓦斯作为民用燃料或化工原料加以利用。但是我国煤矿瓦斯抽采量中，浓度低于30％(低浓度瓦斯)的瓦斯抽采量占60％以上，相当一部分的瓦斯浓度处于爆炸浓度极限范围内，其输送过程存在着严重的安全隐患。在通过管道长距离输送至瓦斯发电端的过程中，一旦发电端出现回火或管道中混入金属碎屑摩擦产生火花时，管道内的瓦斯就可能会被引爆，若不及时处理，就会继续蔓延到抽采泵，炸毁抽采设备，甚至蔓延到煤矿井下，造成更大的人身伤亡和财产损失。《煤矿安全规程》规定，在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。由此可见，煤矿井下巷道和瓦斯输送管道内都亟需有效的抑爆技术措施。
我国在防爆隔爆技术方面取得了显著进展，如通过国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”等攻关项目研究，研制了6种被动式隔爆棚(即隔爆水槽脆性棚、隔爆水袋棚、防潮岩粉棚、隔爆水槽泡沫棚、XGS型隔爆棚和KYG型快速移动式隔爆棚)和3种自动抑爆装置(即ZGB-Y型自动隔爆装置、ZYB-S型自动产气式抑爆装置、YBW-1型无电源触发式抑爆装置)。通过对这些装置进行详细分析不难发现，当前瓦斯爆炸抑制方面的研究还存在一些需要解决的问题：
(1)被动隔爆设施的有效应用范围窄，大多为一次性装置，但煤矿中有时会发生多次爆炸，此时被动隔爆装置将失去隔爆作用。
(2)自动抑爆装置的抑爆剂基本只有粉体一种成分，它不具有稀释有害气体的能力，无法避免有害气体的扩散，以致造成更大范围的人员伤亡。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种能熄灭爆炸火焰、抑制冲击波传播、稀释有毒有害气体、阻止多次爆炸传播的气固两相射流主动阻火抑爆方法。
技术方案：本发明的气固两相射流主动阻火抑爆方法，包括如下步骤：
a、在管道的外壁面上沿着同一水平线布设两个火焰传感器，两个火焰传感器之间的距离为62～122m，两个火焰传感器均与采集器的输入端口相连，采集器的以太网接口与信号处理器的以太网接口相连，采集器的输出端口与控制器的输入端口相连，采集器、信号处理器和控制器的电源端口均与防爆电源相连；
b、两个火焰传感器连线的中点处所在的界面为中心界面，中心界面的两侧对称布设两个储粉管，两个储粉管安装在管道下方的外壁面，两个储粉管内装满了ABC干粉灭火剂，两个储粉管的另一端口分别与两个电磁阀的出气口相连，两个电磁阀的进气口分别与两个减压阀的出气口相连，两个减压阀的进气口分别与两个高压氮气源相连，两个电磁阀的电源端口均与控制器的输出端口相连；
c、当管道内发生可燃气体燃烧或爆炸时，所形成的火焰面被火焰传感器探测到后，火焰传感器将采集到的火焰信号转变成电压信号传输给采集器，采集器输出信号到控制器，控制器发出指令驱动电磁阀开启，电磁阀开启后，高压氮气源中的高压氮气经过减压阀、电磁阀和储粉管与ABC干粉灭火剂一起喷入管道，在管道内高压氮气和ABC干粉灭火剂形成高压气固两相射流幕，熄灭火焰，阻止燃烧或爆炸继续向前传播。
所述的两个储粉管之间的距离为1～2m。
所述的高压氮气源经过减压阀减压后的喷射压力>1MPa。
有益效果：目前开发的被动隔爆设施的有效应用范围窄，大多为一次性装置，但煤矿中有时会发生多次爆炸，此时被动隔爆装置将失去隔爆作用；而自动抑爆装置的抑爆剂基本只有粉体一种成分，它不具有稀释有害气体的能力，无法避免有害气体的扩散，以致造成更大范围的人员伤亡。本发明克服了这些不足，提供的气固两相射流主动阻火抑爆方法不仅能完全熄灭爆炸火焰，抑制一次爆炸的传播，还能稀释有毒有害气体，阻止多次爆炸的传播。当管道(或巷道)内发生可燃气体燃烧或爆炸时，本发明的火焰传感器探测火焰信号并将其转变成电压信号传输给采集器，采集器输出信号到控制器，控制器发出指令驱动电磁阀开启，电磁阀开启后高压氮气与ABC干粉灭火剂快速喷出，在管道(或巷道)内形成高压气固两相射流幕，与火焰面充分接触，大量吸收火焰的能量并终止基元反应链，使火焰熄灭，从而终止火焰在管道(或巷道)内的传播。燃烧或爆炸被成功抑制后，高压氮气的存在能稀释可燃气体，使可燃气体浓度低于爆炸浓度极限，剩余的ABC干粉灭火剂沉降在管道(或巷道)底部，一旦发生二次或多次爆炸，前驱冲击波传播至该区域时，沉积在管道(或巷道)底部的ABC干粉灭火剂被扬起，重新悬浮在空气中，并与后到来的火焰面充分接触，使火焰熄灭，抑制二次爆炸或多次爆炸继续向前传播。
附图说明
图1是本发明的技术原理图。
图中：1-管道，2-火焰传感器，3-采集器，4-信号处理器，5-控制器，6-防爆电源，7-中心界面，8-储粉管，9-ABC干粉灭火剂，10-电磁阀，11-减压阀，12-高压氮气源，13-火焰面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
本发明的气固两相射流主动阻火抑爆方法，具体步骤如下：
a、在管道1的外壁面上沿着同一水平线布设两个火焰传感器2，两个火焰传感器2之间的距离为62～122m，两个火焰传感器2均与采集器3的输入端口相连，采集器3的以太网接口与信号处理器4的以太网接口相连，采集器3的输出端口与控制器5的输入端口相连，采集器3、信号处理器4和控制器5的电源端口均与防爆电源6相连；
b、两个火焰传感器2连线的中点处所在的界面为中心界面7，中心界面7的两侧对称布设两个储粉管8，两个储粉管8安装在管道1下方的外壁面，两个储粉管8内装满了ABC干粉灭火剂9，两个储粉管8的另一端口分别与两个电磁阀10的出气口相连，两个电磁阀10的进气口分别与两个减压阀11的出气口相连，两个减压阀11的进气口分别与两个高压氮气源12相连，两个电磁阀10的电源端口均与控制器5的输出端口相连；所述的两个储粉管8之间的距离为1～2m；所述的高压氮气源12经过减压阀11减压后的喷射压力>1MPa；
c、当管道1内发生可燃气体燃烧或爆炸时，所形成的火焰面13被火焰传感器2探测到后，火焰传感器2将采集到的火焰信号转变成电压信号传输给采集器3，采集器3输出信号到控制器5，控制器5发出指令驱动电磁阀10开启，电磁阀10开启后，高压氮气源12中的高压氮气经过减压阀11、电磁阀10和储粉管8与ABC干粉灭火剂9一起喷入管道1，在管道1内高压氮气和ABC干粉灭火剂9形成高压气固两相射流幕，熄灭火焰，阻止燃烧或爆炸继续向前传播。
燃烧或爆炸被成功抑制后，高压氮气的存在能稀释可燃气体，使可燃气体浓度低于爆炸浓度极限，剩余的ABC干粉沉降在管道(或巷道)底部，一旦发生二次或多次爆炸，前驱冲击波传播至该区域时，沉积在管道(或巷道)底部的ABC干粉被扬起，重新悬浮在空气中，并与后到来的火焰面充分接触，使火焰熄灭，抑制二次或多次爆炸继续向前传播。本发明提供的气固两相射流主动阻火抑爆方法不仅能完全熄灭爆炸火焰，抑制一次爆炸的传播，还能稀释有毒有害气体，阻止多次爆炸的传播。

Claims (3)

1.一种气固两相射流主动阻火抑爆方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、在管道(1)的外壁面上沿着同一水平线布设两个火焰传感器(2)，两个火焰传感器(2)之间的距离为62～122m，两个火焰传感器(2)均与采集器(3)的输入端口相连，采集器(3)的以太网接口与信号处理器(4)的以太网接口相连，采集器(3)的输出端口与控制器(5)的输入端口相连，采集器(3)、信号处理器(4)和控制器(5)的电源端口均与防爆电源(6)相连；
b、两个火焰传感器(2)连线的中点处所在的界面为中心界面(7)，中心界面(7)的两侧对称布设两个储粉管(8)，两个储粉管(8)安装在管道(1)下方的外壁面，两个储粉管(8)内装满了ABC干粉灭火剂(9)，两个储粉管(8)的另一端口分别与两个电磁阀(10)的出气口相连，两个电磁阀(10)的进气口分别与两个减压阀(11)的出气口相连，两个减压阀(11)的进气口分别与两个高压氮气源(12)相连，两个电磁阀(10)的电源端口均与控制器(5)的输出端口相连；
c、当管道(1)内发生可燃气体燃烧或爆炸时，所形成的火焰面(13)被火焰传感器(2)探测到后，火焰传感器(2)将采集到的火焰信号转变成电压信号传输给采集器(3)，采集器(3)输出信号到控制器(5)，控制器(5)发出指令驱动电磁阀(10)开启，电磁阀(10)开启后，高压氮气源(12)中的高压氮气经过减压阀(11)、电磁阀(10)和储粉管(8)与ABC干粉灭火剂(9)一起喷入管道(1)，在管道(1)内高压氮气和ABC干粉灭火剂(9)形成高压气固两相射流幕，熄灭火焰，阻止燃烧或爆炸继续向前传播。
2.根据权利要求1所述的气固两相射流主动阻火抑爆方法，其特征在于：所述的两个储粉管(8)之间的距离为1～2m。
3.根据权利要求1所述的气固两相射流主动阻火抑爆方法，其特征在于：所述的高压氮气源(12)经过减压阀(11)减压后的喷射压力>1MPa。
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