CN106761897B - 一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及其方法，阻化剂溶液依次经过冰球制备单元、下漏单元、熔融相变材料单元、喷雾单元、冷却单元以及筛分单元后，制备成由相变材料包裹的温控胞衣阻化剂，并能够控制冰球颗粒经过喷雾区时的相变材料附着效果，即控制最终胞衣厚度。本发明采用相变材料作为胞衣材料，能够在高含水复合阻化物外包裹一层相变材料作为胞衣，不仅克服了传统防灭火阻化剂易失效的缺点，而且其对温度的升高比较敏感，能在煤自燃临界温度之前融化，进而使胞衣内的阻化剂释放来抑制煤自燃；制备系统模块化设计，结构简单易操作，可高效的生产加工胞衣阻化剂。

Description

一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及其方法
技术领域
本发明涉及阻化剂制备系统及制备方法，特别是一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及方法。
背景技术
我国既是世界上煤炭产量最大的国家，也是煤层自然发火最为严重的国家之一。煤矿火灾是威胁我国煤矿安全生产的重大灾害之一，特厚每层综采放顶煤高产高效技术的大力推广，矿井频繁出现采空区遗煤自燃火灾，自燃易引起瓦斯燃烧和爆炸。阻化剂防治煤自燃技术是目前常用的防灭火技术，但是阻化剂存在寿命短、稳定性差、具有强腐蚀性等缺点。
防止煤炭自燃的原理是消除煤氧化现象的发生或消除煤氧化过程中热量的聚集。煤炭自燃防治通常采用预防性灌浆技术、注入氮气技术、注凝胶和复合胶体、以及使用阻化剂等防灭火技术。目前的阻化剂从应用方法来看，都只能单品种使用，存在用量大、成本高、阻化寿命短、与水液体溶融速度慢、防治煤自燃效果差等缺陷。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提供一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及其方法，能够在高含水复合阻化物外包裹一层相变材料作为胞衣，解决了现有阻化剂阻化寿命短、稳定性差、无法有效控制采空区自燃区域的问题。
技术方案：一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统，包括冰球制备单元、下漏单元、熔融相变材料单元、喷雾单元、冷却单元以及筛分单元；
其中，所述冰球制备单元包括球形硅胶模具以及冷冻室；
所述下漏单元包括下漏盘，所述下漏盘底部设有孔洞，所述下漏盘可前后左右晃动，冰球颗粒可从下漏盘的孔洞逐个下落；
所述熔融相变材料单元包括加热炉以及熔融罐，所述熔融罐置于加热炉上；
所述喷雾单元包括上下两端敞口的喷雾箱体、第一离心泵、熔融相变材料管路以及若干喷枪，所述熔融相变材料管路绕制在喷雾箱体中上部的内壁上，并沿喷雾箱体螺旋上升设置，喷枪间隔固定连接在所述熔融相变材料管路上，所述熔融相变材料管路通过第一离心泵连接所述熔融罐；其中，所有喷枪的开口均朝向喷雾箱体的中轴线，喷枪的俯仰角可调，各个喷枪的开闭可单独控制；
所述冷却单元包括冰水箱、第二离心泵、冰水管路，所述冰水管路绕制在喷雾箱体下部的内壁上，并通过所述第二离心泵连接所述冰水箱；
所述筛分单元包括上下两层传送带，所述上下两层传送带分别连接有一个回收槽，所述上层传送带上设置有振动轮，所述上层传送带均匀布设若干直径小于胞衣颗粒直径的小孔；
所述下漏盘设置在所述喷雾箱体顶部中央，所述上下两层传送带设置在所述喷雾箱体底部中央，所述下漏盘以及上下两层传送带与喷雾箱体的垂直距离可调。
所述相变材料温控胞衣阻化剂制备系统的方法，包括如下步骤：
步骤1，将无机阻化剂溶质放入容器中，并按照一定比例加入水溶剂，同时进行搅拌得到均匀溶液；
步骤2，将配置好的所述溶液滴入所述球形硅胶模具中，并放入所述冷冻室冷冻后，得到冰球颗粒；
步骤3，将固体相变材料投入所述熔融罐，加热炉加热使固体相变材料熔融成液体；所述第一离心泵将冰水箱中的冰水输送至所述冰水管路；
步骤4，将所述冰球颗粒倒入所述下漏盘，控制下漏盘晃动，冰球颗粒通过底部的孔洞均匀有序落入所述喷雾箱体，并沿喷雾箱体的中轴线自由下落；
步骤5，所述第一离心泵将熔融罐内的液体相变材料输送进所述熔融相变材料管路，控制所述喷枪喷出液体相变材料，在所述喷雾箱体形成喷雾区；所述冰球颗粒下落到所述喷雾区时，雾状的相变材料附着到冰球表面并凝固，当冰球颗粒穿过所述喷雾区时在冰球颗粒表面包裹一层相变材料；
步骤6，表面包裹一层相变材料的冰球颗粒继续下落经过冷却单元时，冰球颗粒表面的相变材料变为凝固状态，形成胞衣颗粒；
步骤7，胞衣颗粒落到上层传送带上，经上层传送带进入连接的回收槽，未附着到冰球表面的雾状相变材料经过所述冷却单元后形成的固体小颗粒，所述固体小颗粒经上层传送带上的小孔落入下层传送带上，经下层传送带进入连接的回收槽。
进一步的通过调整所述下漏盘与所述喷雾箱体的垂直距离，或通过调整上下两层传送带与喷雾箱体的垂直距离，或通过调整喷枪的开闭数目，或通过调整喷枪的俯仰角，或通过调整第一离心泵的转速来调整冰球颗粒经过所述喷雾区时的相变材料附着效果。
有益效果：本发明的一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统及其方法，是以水作为溶剂，由氯化钙，氯化镁作等无机阻化剂作为溶质，配制成阻化剂溶液，阻化剂溶液依次经过冰球制备单元、下漏单元、熔融相变材料单元、喷雾单元、冷却单元以及筛分单元后，制备成由相变材料构成的温控胞衣阻化剂。通过调整下漏盘与喷雾箱体的垂直距离，或通过调整上下两层传送带与喷雾箱体的垂直距离，或通过调整喷枪的开闭数目，或通过调整喷枪的俯仰角，或通过调整第一离心泵的转速来调整冰球颗粒经过喷雾区时的相变材料附着效果，主要是控制最终冰球颗粒表面温控胞衣的厚度，在高含水复合阻化物外包裹一层相变材料作为胞衣。最后制备成的胞衣颗粒经过振动传送带可方便的收集。本发明采用相变材料作为胞衣材料，能够在高含水复合阻化物外包裹一层相变材料作为胞衣，不仅克服了传统防灭火阻化剂易失效的缺点，而且其对温度的升高比较敏感，能在煤自燃临界温度之前融化，进而使胞衣内的阻化剂释放来抑制煤自燃；制备系统模块化设计，结构简单易操作，可高效的生产加工胞衣阻化剂。
附图说明
图1为相变材料温控胞衣阻化剂制备系统的结构示意图；
图2为相变材料温控胞衣阻化剂制备方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统，包括冰球制备单元、下漏单元、熔融相变材料单元、喷雾单元、冷却单元以及筛分单元。
其中，冰球制备单元包括球形硅胶模具以及冷冻室。
下漏单元包括下漏盘1，下漏盘1上装有驱动机构；下漏盘1底部设有孔洞，下漏盘1可前后左右晃动，冰球颗粒可从下漏盘1的孔洞逐个下落。
熔融相变材料单元包括加热炉6以及熔融罐5，熔融罐5置于加热炉6上。
喷雾单元包括上下两端敞口的喷雾箱体、第一离心泵4、熔融相变材料管路3以及若干喷枪2。熔融相变材料管路3绕制在喷雾箱体中上部的内壁上，并沿喷雾箱体螺旋上升设置，其端部密封；喷枪2间隔固定连接在熔融相变材料管路3上。熔融相变材料管路3通过第一离心泵4连接熔融罐5。其中，所有喷枪2的开口均朝向喷雾箱体的中轴线，喷枪2的俯仰角可调，各个喷枪的开闭可单独控制。
冷却单元包括冰水箱9、第二离心泵8、冰水管路7，冰水管路7绕制在喷雾箱体下部的内壁上，并通过第二离心泵8连接冰水箱9。
筛分单元包括上下两层传送带10，12，上下两层传送带10，12分别连接有一个回收槽13,14，上层传送带10上设置有振动轮11，上层传送带10均匀布设若干直径小于胞衣颗粒直径的小孔。
下漏盘1通过支架固定设置在喷雾箱体顶部中央，支架的高度可调节。上下两层传送带10，12设置在喷雾箱体底部中央，上下两层传送带10，12与喷雾箱体的垂直距离可调。
上述相变材料温控胞衣阻化剂制备系统的方法，包括如下步骤：
步骤1，将无机阻化剂溶质放入容器中，并按照一定比例加入水溶剂，同时进行搅拌得到均匀溶液。其中，无机阻化剂溶质为：氯化钙、氯化镁、氯化铵等卤族盐类，水玻璃、过碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钠等阻化剂中的一种或多种。
步骤2，将配置好的溶液滴入球形硅胶模具中，并放入冷冻室冷冻后，得到冰球颗粒。
步骤3，将固体相变材料投入所述熔融罐5，加热炉6加热使固体相变材料熔融成液体。第一离心泵4预先将冰水箱9中的冰水输送至冰水管路7，冰水管路7可与冰水箱9形成循环。其中，相变材料为：石蜡、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、新戊二醇物质中的一种或几种复合而成。
步骤4，将冰球颗粒倒入所述下漏盘1，控制下漏盘1晃动，冰球颗粒通过底部的孔洞均匀有序落入喷雾箱体，并沿喷雾箱体的中轴线自由下落。
步骤5，第一离心泵4将熔融罐5内的液体相变材料输送进熔融相变材料管路3，控制喷枪2喷出液体相变材料，在喷雾箱体形成喷雾区。冰球颗粒下落到喷雾区时，雾状的相变材料附着到冰球表面并凝固，当冰球颗粒穿过所述喷雾区时在冰球颗粒表面包裹一层相变材料。
步骤6，表面包裹一层相变材料的冰球颗粒继续下落经过冷却单元时，冰球颗粒表面的相变材料变为凝固状态，形成胞衣颗粒。
步骤7，胞衣颗粒落到上层传送带10上，经上层传送带10进入连接的回收槽13，收集到的胞衣颗粒中的水分占其质量百分比为：10％～20％；未附着到冰球表面的雾状相变材料经过冷却单元后形成的固体小颗粒，固体小颗粒经上层传送带10上的小孔落入下层传送带12上，经下层传送带12进入连接的回收槽14。
上述过程中，通过调整下漏盘1与所述喷雾箱体的垂直距离，或通过调整上下两层传送带10，12与喷雾箱体的垂直距离，或通过调整喷枪2的开闭数目，或通过调整喷枪2的俯仰角，或通过调整第一离心泵的转速来调整冰球颗粒经过喷雾区时的相变材料附着效果；上述调整方案可单独进行或同时进行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种相变材料温控胞衣阻化剂制备系统，其特征在于：包括冰球制备单元、下漏单元、熔融相变材料单元、喷雾单元、冷却单元以及筛分单元；
其中，所述冰球制备单元包括球形硅胶模具以及冷冻室；
所述下漏单元包括下漏盘(1)，所述下漏盘(1)底部设有孔洞，所述下漏盘(1)可前后左右晃动，冰球颗粒可从下漏盘(1)的孔洞逐个下落；
所述熔融相变材料单元包括加热炉(6)以及熔融罐(5)，所述熔融罐(5)置于加热炉(6)上；
所述喷雾单元包括上下两端敞口的喷雾箱体、第一离心泵(4)、熔融相变材料管路(3)以及若干喷枪(2)，所述熔融相变材料管路(3)绕制在喷雾箱体中上部的内壁上，并沿喷雾箱体螺旋上升设置，喷枪(2)间隔固定连接在所述熔融相变材料管路(3)上，所述熔融相变材料管路(3)通过第一离心泵(4)连接所述熔融罐(5)；其中，所有喷枪(2)的开口均朝向喷雾箱体的中轴线，喷枪(2)的俯仰角可调，各个喷枪的开闭可单独控制；
所述冷却单元包括冰水箱(9)、第二离心泵(8)、冰水管路(7)，所述冰水管路(7)绕制在喷雾箱体下部的内壁上，并通过所述第二离心泵(8)连接所述冰水箱(9)；
所述筛分单元包括上下两层传送带(10，12)，所述上下两层传送带(10，12)分别连接有一个回收槽(13,14)，所述上层传送带(10)上设置有振动轮(11)，所述上层传送带(10)均匀布设若干直径小于胞衣颗粒直径的小孔；
所述下漏盘(1)设置在所述喷雾箱体顶部中央，所述上下两层传送带(10，12)设置在所述喷雾箱体底部中央，所述下漏盘(1)以及上下两层传送带(10，12)与喷雾箱体的垂直距离可调。
2.如权利要求1所述相变材料温控胞衣阻化剂制备系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将无机阻化剂溶质放入容器中，并按照一定比例加入水溶剂，同时进行搅拌得到均匀溶液；
步骤2，将配置好的所述溶液滴入所述球形硅胶模具中，并放入所述冷冻室冷冻后，得到冰球颗粒；
步骤3，将固体相变材料投入所述熔融罐(5)，加热炉(6)加热使固体相变材料熔融成液体；所述第一离心泵(4)将冰水箱(9)中的冰水输送至所述冰水管路(7)；
步骤4，将所述冰球颗粒倒入所述下漏盘(1)，控制下漏盘(1)晃动，冰球颗粒通过底部的孔洞均匀有序落入所述喷雾箱体，并沿喷雾箱体的中轴线自由下落；
步骤5，所述第一离心泵(4)将熔融罐(5)内的液体相变材料输送进所述熔融相变材料管路(3)，控制所述喷枪(2)喷出液体相变材料，在所述喷雾箱体形成喷雾区；所述冰球颗粒下落到所述喷雾区时，雾状的相变材料附着到冰球表面并凝固，当冰球颗粒穿过所述喷雾区时在冰球颗粒表面包裹一层相变材料；
步骤6，表面包裹一层相变材料的冰球颗粒继续下落经过冷却单元时，冰球颗粒表面的相变材料变为凝固状态，形成胞衣颗粒；
步骤7，胞衣颗粒落到上层传送带(10)上，经上层传送带(10)进入连接的回收槽(13)，未附着到冰球表面的雾状相变材料经过所述冷却单元后形成的固体小颗粒，所述固体小颗粒经上层传送带(10)上的小孔落入下层传送带(12)上，经下层传送带(12)进入连接的回收槽(14)。
3.根据权利要求2所述的相变材料温控胞衣阻化剂制备系统的方法，其特征在于：通过调整所述下漏盘(1)与所述喷雾箱体的垂直距离，或通过调整上下两层传送带(10，12)与喷雾箱体的垂直距离，或通过调整喷枪(2)的开闭数目，或通过调整喷枪(2)的俯仰角，或通过调整第一离心泵的转速来调整冰球颗粒经过所述喷雾区时的相变材料附着效果。
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