CN106640177B - 矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防灭火系统，具体涉及一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，解决了现有的灭火装置井下运输困难、易泄漏、故障无法自检、储罐压力不稳定、降温惰化效率低的问题。该系统包括地面液态二氧化碳储罐、井下移动式液态二氧化碳槽车、防爆气凝胶管；地面液态二氧化碳储罐和井下移动式液态二氧化碳槽车均包括防爆操作箱和设置在防爆操作箱内的储槽，储槽主要由钢质外层、不锈钢内层和气凝胶复合保温材料中间层组成；井下移动式液态二氧化碳槽车还设置有泄漏监测报警及闭锁装置、分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置、安全阀及无源自增压装置。该系统主要用于煤矿井下的防灭火。

Description

矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统

技术领域

本发明涉及防灭火系统，具体涉及一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统。

背景技术

煤炭产业已经步入了科技化生产的时代，对安全生产的重视程度也越来越高,而煤火作为矿井安全生产的五大灾害之一，对其有效防治是确保矿井安全生产的主要保障,因此高效的矿井防灭火技术装备显得尤为重要。液态二氧化碳灭火技术因具有惰化降温效果好、灭火能力强、速度快、使用范围广、不腐蚀设备等特点而被广泛应用。目前主要采用有二氧化碳化学灭火和储气罐灭火法，这两种方法采用的防灭火装置存在运输困难、易泄漏、故障无法自检、储罐压力不稳定、降温惰化效率低等问题，同时，由于防灭火装置成本高及储气量小、体积大等特点无法满足直接在井巷较大范围的灭火需要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有灭火装置井下运输困难、易泄漏、故障无法自检、降温惰化效率低的问题，而提供一种井下运输便捷、可以进行泄漏监测和故障自诊断的矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统。

本发明的技术方案如下：

一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，包括地面液态二氧化碳储罐、井下移动式液态二氧化碳槽车、用于连接地面液态二氧化碳储罐和井下移动式液态二氧化碳槽车的防爆气凝胶管；所述地面液态二氧化碳储罐和井下移动式液态二氧化碳槽车均包括防爆操作箱和设置在防爆操作箱内的储槽，所述储槽主要由钢质外层、不锈钢内层和气凝胶复合保温材料中间层组成；井下移动式液态二氧化碳槽车还设置有泄漏监测报警及闭锁装置、分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置、安全阀及无源自增压装置。

为了快速的进行连接，防爆气凝胶管可通过插销式快速接头与井下移动式液态二氧化碳槽车连接。

无源自增压装置可包括有防爆电磁阀、压力变送器和防爆气凝胶管。

泄漏监测报警及闭锁装置可包括有DFB激光一氧化碳气体传感器、DFB激光二氧化碳气体传感器、气体吸收池、激光电路与温度驱动电路、光电探测器、数字锁相放大器、触摸屏和声光报警电路。

分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置可包括有激光器、声光调制器、电光强度调制器、微波发生源、掺铒光纤放大器、扰偏器、光电探测器、数字锁相放大器、触摸屏和声光报警器。

本发明的有益效果是：

1.本发明与现有的二氧化碳灭火设备相比，无需制冷机组、蒸发器和加热组件等，所以其体积小，结构紧凑，操作简单，运输灵活，便于巷道运送，能够采用直接将储罐运送下井，适合矿井煤自燃火灾、矿井硐室火灾、变电所火灾、煤仓火灾等的使用，提高了防灭火工作的便捷性和效率。

2.二氧化碳储存及输送管路采用气凝胶复合保温材料制成，有效防止热交换，保证输送到火区的二氧化碳流体温度更低、输送量更大，惰化降温防灭火效果更好。

3.槽车设置有泄漏监测报警及闭锁装置，并且设有分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置，实现井下移动式液态二氧化碳槽车的泄漏动态监测与全生命周期的智能故障诊断，弥补了现有防灭火技术装备的不足，遇到井下较大面积具有着火趋势或已经起火的煤体时，可做到防与灭的协同进行，有效保障矿井安全高效生产。

4.槽车内设置有安全阀，当井下移动式液态二氧化碳槽车内压力大于2.6MPa时，安全阀自动开启泄压，压力小于2.6MPa时，安全阀自动关闭，防止储罐长期压力过高降低储罐的生命周期，确保储罐的安全使用。

5.储罐内设置有无源自增压装置，当井下移动式液态二氧化碳槽车内压力低于某一设定压力时，储罐底部防爆电磁阀自动开启，储罐内液态二氧化碳通过防爆电磁阀和防爆气凝胶管相变气化，进入到储罐上部，实现无源自动增压。

附图说明

图1为本发明实施例系统结构示意图；

图2为本发明实施例井下移动式液态二氧化碳槽车防灭火系统示意图；

图3为本发明实施例泄漏监测报警及闭锁装置局部放大示意图；

图4为本发明实施例分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明：

如图1、图2所示，矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统包括地面液态二氧化碳储罐1、井下移动式液态二氧化碳槽车2、二氧化碳射流喷头3、用于连接地面液态二氧化碳储罐1和井下移动式液态二氧化碳槽车2的防爆气凝胶管；

地面液态二氧化碳储罐1位于井上地面，包括防爆操作箱101和设置在防爆操作箱101内部的储槽102，储槽102主要由Q235A碳钢外层、316不锈钢内层和气凝胶复合保温材料中间层构成，中间层采用气凝胶复合保温材料铺设，防止罐体之间热交换，液态二氧化碳具有低温属性，储槽102的钢质材料应具有耐-40℃-80℃温度，抗30MPa高压的强度。地面液态二氧化碳储罐1顶端设置有进气口105、进液口106和泄压阀104，侧面设置有液位计103、压力表107、出气口108、出液口109和放空阀110。

井下移动式液态二氧化碳槽车2包括防爆操作箱201和设置在防爆操作箱201内部的储槽202，储槽202主要由Q235A碳钢外层、316不锈钢内层和气凝胶复合保温材料中间层构成，中间层采用气凝胶复合保温材料铺设，防止槽车之间产生热交换现象；液态二氧化碳具有低温属性，储槽202的钢质材料具有耐-40℃-80℃温度，抗30MPa高压的强度。为了保证槽车的整体安全性，在防爆操作箱201上部安设钢质安全保护框体，为使设备更具安全性，在所述防爆操作箱201的钢体框架的顶部设有防护网，该防护网位于低温二氧化碳液体储槽202的上方。

井下移动式液态二氧化碳槽车2侧面设置有出气口208、出液口209、矿用本安型压力变送器207、液位计203和放空阀210，在储罐顶端设置有进气口205、进液口206和泄压阀204，泄压阀204用于检测储罐内液体二氧化碳压力及含量，当储罐初始正常使用过程，储罐内压力过高，泄压阀204打开泄压，使罐体内部始终保持安全压力范围；当罐体内部设有的分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置26检测到温度、压力异常时，通过故障诊断装置进行态势分析和故障诊断；在储罐的最底部位置设置残液及剩余气体放空阀210，方便放空罐体；在罐体顶端斜45°处设置溢流阀25，当灌注液态二氧化碳超过液位计203最大阀值时，溢流阀25阀门自动打开排液，保证罐体适液量；为确保运输及使用的安全性，为保证安全性在罐体中间部位安装一氧化碳和二氧化碳气体激光光谱泄漏监测报警及闭锁装置27，一旦监测到一氧化碳和二氧化碳泄漏，储罐的防爆电磁阀28紧急闭锁，防止泄漏造成安全事故；井下移动式液态二氧化碳槽车2底部设置有无源自增压装置，无源自增压装置包括防爆电磁阀28、压力变送器207、防爆气凝胶管45，当井下移动式液态二氧化碳槽车2的压力变送器207检测到压力低于某一设定压力时，储罐底部防爆电磁阀28自动开启，储罐内液态二氧化碳通过防爆电磁阀28和防爆气凝胶管45相变气化，进入到储罐上部，实现无源自动增压。当井下移动式液态二氧化碳槽车2内压力大于2.6MPa时，安全阀采用泄压阀204，泄压阀204自动开启泄压，压力小于2.6MPa时，泄压阀204自动关闭。

如图3、图4所示，泄漏监测报警及闭锁装置27和分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置26可以采用现有的同类装置。一氧化碳和二氧化碳气体激光光谱泄漏监测报警及闭锁装置27包括DFB激光一氧化碳气体传感器270、DFB激光二氧化碳气体传感器271、气体吸收池272、激光电路273、温度驱动电路274、光电探测器275、数字锁相放大器276、触摸屏277和声光报警电路278；分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置26包括激光器260、声光调制器261、电光强度调制器262、微波发生源263、掺铒光纤放大器264、扰偏器265、光电探测器266、数字锁相放大器267、触摸屏268、声光报警器269。

矿井煤自燃危险区域一旦发生煤火灾害，地面液态二氧化碳储罐1与井下移动式液态二氧化碳槽车2通过防爆气凝胶管在地面完成对接灌注，地面液态二氧化碳储罐1的出气口108与井下移动式液态二氧化碳槽车2的进气口205通过防爆气凝胶管41连接，地面液态二氧化碳储罐1的出液口109与井下移动式液态二氧化碳槽车2的进液口206通过防爆气凝胶管42连接，且管路与储罐间进出气、液的管口处采用插销快速接头连接，防爆气凝胶管通过插销式快速接头与井下移动式液态二氧化碳槽车2的低温截止阀连接，连接完成后开启注液泵往槽车注液至液位计设定的位置。井下移动式液态二氧化碳槽车2采用井下矿用平板车或井下运输轨道运输至施工地点。若井下出现明火现象，则可以将液态二氧化碳防爆气凝胶管固定在火区范围，即可进行惰化降温灭火工作。在井下进行防灭火的形式有：煤自燃倾向性煤层提前预埋管路及发火区直接灌注液态二氧化碳，做到煤自燃防与灭协同进行；矿井硐室、变电所等区域火灾可直接灌注惰化降温灭火。

二氧化碳射流喷头3与井下移动式液态二氧化碳槽车2通过防爆气凝胶管43和防爆气凝胶管44连接，通过防爆气凝胶管43的气态二氧化碳和通过防爆气凝胶管44的液态二氧化碳在二氧化碳射流喷头3的入口处混合，达到充分灭火的作用。二氧化碳射流喷头3末端喷液口采用梅花孔形式布置，液态二氧化碳在防灭火时以射流的形式喷出，为防止液态二氧化碳固化堵孔，在喷管中间设置有排空阀。

根据平板车或胶轮车的外形尺寸，确保在井下运输的安全及使用时的灵活性，结合矿井巷道尺寸，研制2.0m³和1.2m³两种规格的井下移动式液态二氧化碳槽车2。

Claims (5)

1.一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，其特征在于：包括地面液态二氧化碳储罐、井下移动式液态二氧化碳槽车、用于连接地面液态二氧化碳储罐和井下移动式液态二氧化碳槽车的防爆气凝胶管；所述地面液态二氧化碳储罐和井下移动式液态二氧化碳槽车均包括防爆操作箱和设置在防爆操作箱内的储槽，所述储槽由钢质外层、不锈钢内层和气凝胶复合保温材料中间层组成；井下移动式液态二氧化碳槽车还设置有泄漏监测报警及闭锁装置、分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置、安全阀及无源自增压装置。

2.根据权利要求1所述的矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，其特征在于：防爆气凝胶管通过插销式快速接头与井下移动式液态二氧化碳槽车连接。

3.根据权利要求1所述的矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，其特征在于：无源自增压装置包括防爆电磁阀、压力变送器和防爆气凝胶管。

4.根据权利要求1或2或3所述的矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，其特征在于：所述泄漏监测报警及闭锁装置包括DFB激光一氧化碳气体传感器、DFB激光二氧化碳气体传感器、气体吸收池、激光电路、温度驱动电路、光电探测器、数字锁相放大器、触摸屏和声光报警电路。

5.根据权利要求4所述的矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，其特征在于：所述分布式光纤布里渊散射温度应变监测与故障诊断装置包括激光器、声光调制器、电光强度调制器、微波发生源、掺铒光纤放大器、扰偏器、光电探测器、数字锁相放大器、触摸屏和声光报警器。