CN112402831A - 一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置 - Google Patents

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张嬿妮
杨晶晶
舒盼
李乐乐
郑学召
王凯
刘春辉
侯云超
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Abstract

本发明公开了一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，包括阻化剂储液箱、喷淋结构、以及检测机构；喷淋结构包括与阻化剂储液箱连通且用于向煤层喷淋液态阻化剂的液态喷淋机构和与阻化剂储液箱连通且用于向煤层喷淋雾态阻化剂的雾化喷淋机构；液态喷淋机构、雾化喷淋机构和阻化剂出液管路的连接处设置有转换机构。本发明通过设置液态喷淋机构和雾化喷淋机构，可根据煤层的实际情况选用液态或者雾态的阻化剂进行灭火处理，增加了煤层阻化剂的选择类型；利用转换机构对阻化剂的状态进行转换，提高了煤层的灭火效率，降低了矿井工作人员的工作强度，同时也保证了矿井工作的安全性。

Description

一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，尤其是涉及一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置。
背景技术
目前，在煤矿生产过程中，工作面煤自燃问题极其严重，从而引发了许多矿井火灾事故。阻化剂防灭火是国家目前正在推广应用的一种防治煤自燃的新手段。然而，现有喷淋系统中，一方面主要是通过单一状态的阻化剂实现灭火，另一方面未动态监测工作面温度和气体变化实现液化喷头和雾化喷头的转换，喷洒不同状态的阻化剂，导致灭火时间迟缓，造成了灭火效果不佳以及资源的浪费；现有填充装置中，在灭火过程中并不能及时补给，需要人工时常检测进行补给，这不仅会耗费人工，还可能会出现补给不及时，导致灭火时间迟缓，造成严重后果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，通过设置所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构，可根据煤层的实际情况选用液态或者雾态的阻化剂进行灭火处理，增加了煤层阻化剂的选择类型；利用所述转换机构对阻化剂的状态进行转换，提高了煤层的灭火效率，降低了矿井工作人员的工作强度，同时也保证了矿井工作的安全性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：包括阻化剂储液箱、设置在所述阻化剂储液箱顶部且用于向煤层喷洒阻化剂的喷淋结构、以及对所述阻化剂储液箱和所述煤层进行检测的检测机构；所述阻化剂储液箱通过阻化剂出液管路与所述喷淋结构连通；
所述喷淋结构包括与所述阻化剂储液箱连通且用于向煤层喷淋液态阻化剂的液态喷淋机构和与所述阻化剂储液箱连通且用于向煤层喷淋雾态阻化剂的雾化喷淋机构；所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构均通过阻化剂出液管路与所述阻化剂储液箱连通；所述液态喷淋机构、所述雾化喷淋机构和所述阻化剂出液管路的连接处设置有转换机构。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液态喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱连通的液态喷洒管路和设置在所述液态喷洒管路的端部且用于向煤层喷洒阻化剂的喷淋头；
所述雾化喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱连通的雾态喷洒管路和设置在所述雾态喷洒管路的端部且用于向煤层喷洒阻化剂的雾化喷头；
所述液态喷洒管路和所述雾态喷洒管路均通过所述阻化剂出液管路与所述阻化剂储液箱连通。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述阻化剂储液箱的外侧壁上设置有控制箱，所述控制箱内设置有电路板，所述电路板上集成有控制器以及与所述控制器连接的存储器。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述阻化剂储液箱通过阻化剂进液管路与阻化剂罐相连通；所述阻化剂进液管路上设置有进液阀，所述进液阀由控制器控制。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述检测机构包括设置在所述阻化剂储液箱外侧壁上的煤层检测模块和设置在所述阻化剂储液箱内的液位检测传感器；所述煤层检测模块包括均设置在阻化剂储液箱外侧壁上且用于检测煤层温度的温度传感器和用于检测气体种类的气体传感器，所述液位检测传感器、温度传感器和气体传感器的输出端均与所述控制器的输入端连接。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液位检测传感器与所述阻化剂储液箱底部之间的垂直距离是所述阻化剂储液箱高度的
Figure BDA0002813267070000031
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液态喷洒管路和所述雾态喷洒管路中均设置有抽液泵；所述抽液泵由控制器控制。
上述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述转换机构包括设置在阻化剂出液管路、所述液态喷洒管路和所述雾态喷洒管路连接处的封堵板和与所述封堵板连接且用于带动所述封堵板转动的转换电机，所述封堵板与所述转换电机的输出轴转动连接，所述转换电机由控制器控制。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过设置所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构，可根据煤层的实际情况选用液态或者雾态的阻化剂进行灭火处理，增加了煤层阻化剂的选择类型；利用所述转换机构对阻化剂的状态进行转换，提高了煤层的灭火效率，降低了矿井工作人员的工作强度，同时也保证了矿井工作的安全性。
2、本发明中所述检测机构对所述阻化剂制备结构和所述煤层进行动态监测，可根据实际情况对煤层进行阻化剂的喷洒，能更好的达到防治矿井火灾的预期目标。
3、本发明所述转换机构的主要作用是为了实现所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构的转换，结合所述检测机构方便根据煤层的具体情况对阻化剂的形态进行切换，提高了煤层的灭火效率。
综上所述，本发明通过设置所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构，可根据煤层的实际情况选用液态或者雾态的阻化剂进行灭火处理，增加了煤层阻化剂的选择类型；利用所述转换机构对阻化剂的状态进行转换，提高了煤层的灭火效率，降低了矿井工作人员的工作强度，同时也保证了矿井工作的安全性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明检测机构的电路原理框图。
附图标记说明:
1—阻化剂储液箱； 2—煤层； 3—阻化剂出液管路；
4—阻化剂罐； 5—阻化剂进液管路； 6—液位检测传感器；
7—温度传感器； 8—控制器； 9—进液阀；
10—气体传感器； 11—控制箱； 12—存储器；
13—液态喷洒管路； 14—喷淋头； 15—雾态喷洒管路；
16—雾化喷头； 17—封堵板； 18—抽液泵；
19—转换电机； 19-1—输出轴。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括阻化剂储液箱1、设置在所述阻化剂储液箱1顶部且用于向煤层2喷洒阻化剂的喷淋结构、以及对所述阻化剂储液箱1和所述煤层2进行检测的检测机构；所述阻化剂储液箱1通过阻化剂出液管路3与所述喷淋结构连通；
所述喷淋结构包括与所述阻化剂储液箱1连通且用于向煤层2喷淋液态阻化剂的液态喷淋机构和与所述阻化剂储液箱1连通且用于向煤层2喷淋雾态阻化剂的雾化喷淋机构；所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构均通过阻化剂出液管路3与所述阻化剂储液箱1连通；所述液态喷淋机构、所述雾化喷淋机构和所述阻化剂出液管路3的连接处设置有转换机构。
实际使用时，通过设置所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构，可根据煤层2的实际情况选用液态或者雾态的阻化剂进行灭火处理，增加了煤层2阻化剂的选择类型；利用所述转换机构对阻化剂的状态进行转换，提高了煤层2的灭火效率，降低了矿井工作人员的工作强度，同时也保证了矿井工作的安全性。
其中，所述检测机构对所述阻化剂制备结构和所述煤层2进行动态监测，可根据实际情况对煤层2进行阻化剂的喷洒，能更好的达到防治矿井火灾的预期目标。
另外，所述转换机构的主要作用是为了实现所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构的转换，结合所述检测机构方便根据煤层2的具体情况对阻化剂的形态进行切换，提高了煤层2的灭火效率。
需要说明的是，所述阻化剂储液箱1的侧壁为双层结构，一方面保证了所述阻化剂储液箱1的安全性；另一方面便于安装所述控制箱11。
如图1所示，本实施例中，所述液态喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱1连通的液态喷洒管路13和设置在所述液态喷洒管路13的端部且用于向煤层2喷洒阻化剂的喷淋头14；
所述雾化喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱1连通的雾态喷洒管路15和设置在所述雾态喷洒管路15的端部且用于向煤层2喷洒阻化剂的雾化喷头16；
所述液态喷洒管路13和所述雾态喷洒管路15均通过所述阻化剂出液管路3与所述阻化剂储液箱1连通。
实际使用时，所述雾化喷头16优选为ZSTWB型高速水雾喷头，所述喷淋头14优选为ZST-15玻璃球洒水喷头；所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构中的阻化剂均通过所述阻化剂储液箱1提供，经由所述喷淋头14喷出的阻化剂由于喷淋头14的作用，喷出的阻化剂呈现液体形态；经由所述雾化喷头16喷出的阻化剂由于雾化喷头16的作用，喷出的阻化剂呈现雾化形态。
本实施例中，所述阻化剂储液箱1的外侧壁上设置有控制箱11，所述控制箱11内设置有电路板，所述电路板上集成有控制器8以及与所述控制器8连接的存储器12。
实际使用时，所述控制器8优选为西门子S7-400，所述存储器12中预先存储不同温度范围内需要的阻化剂的类型和浓度、以及可能检测到的会引发矿井火灾的气体类型；
本实施例中选取三种情况对本喷洒装置进行说明：第一种是煤层2温度在70℃以下或者煤层2内出现一氧化碳和二氧化碳气体；第二种是煤层2温度在70℃～110℃之间或者煤层2内出现一氧化碳、二氧化碳和甲烷气体；第三种是煤层2温度在110℃以上或者煤层2内出现乙烯气体；由于有三种不同类型的引发矿井火灾的因素，因此对阻化剂的形态做出相应的要求。
预先在存储器12中存储以上三种情况的温度范围和气体类型，当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第一种温度或者气体类型时，控制器8控制液态喷洒管路13上的抽液泵18打开，启动所述喷淋头14向煤层2喷洒液态的阻化剂；当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第二种温度或者气体类型时，控制器8控制液态喷洒管路13上的抽液泵18打开或者控制雾态喷洒管路15上的抽液泵18打开，并启动对应的喷淋头14或者雾化喷头16向煤层2喷洒液态的阻化剂或者雾化的阻化剂；当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第三种温度或者气体类型时，控制器8控制雾态喷洒管路15上的抽液泵18打开或者控制液态喷洒管路13上的抽液泵18和雾态喷洒管路15上的抽液泵18同时打开，采用雾化喷头16单独向煤层2喷洒雾化的阻化剂或者雾化喷头16和喷淋头14同时向煤层2喷洒雾化和液态的阻化剂。
本实施例中，所述阻化剂储液箱1通过阻化剂进液管路5与阻化剂罐4相连通；所述阻化剂进液管路5上设置有进液阀9，所述进液阀9由控制器8控制。
实际使用时，所述进液阀9优选为矿用隔爆型电磁阀DFB-25-XB-3.0，所述进液阀9的主要作用是：由控制器8对进液阀9进行控制，实现对应管路的通断。
本实施例中，所述检测机构包括设置在所述阻化剂储液箱1外侧壁上的煤层检测模块和设置在所述阻化剂储液箱1内的液位检测传感器6；所述煤层检测模块包括均设置在阻化剂储液箱1外侧壁上且用于检测煤层2温度的温度传感器7和用于检测气体种类的气体传感器10，所述液位检测传感器6、温度传感器7和气体传感器10的输出端均与所述控制器8的输入端连接。
实际使用时，所述液位检测传感器6优选为KGU9901，利用所述液位检测传感器6检测阻化剂储液箱1内阻化剂的余量，当阻化剂储液箱1内剩余的阻化剂量较少时，可将阻化剂从阻化剂罐4输送至所述阻化剂储液箱1内；所述温度传感器7用于检测煤层2的温度，所述温度传感器7优选为GWD150温度传感器，所述气体传感器10用于检测煤层2开采工作面处是否出现指标性气体，指标性气体包括一氧化碳、二氧化碳、甲烷气体和乙烯气体，因此气体传感器10包括检测甲烷的热导式甲烷传感器KG90dB；检测一氧化碳和二氧化碳的GTH500(B)传感器；检测乙烯气体的CYXH1000传感器。
如图1所示，本实施例中，所述液位检测传感器6与所述阻化剂储液箱1底部之间的垂直距离是所述阻化剂储液箱1高度的
Figure BDA0002813267070000071
本实施例中，所述液态喷洒管路13和所述雾态喷洒管路15中均设置有抽液泵18；所述抽液泵18由控制器8控制。
实际使用时，所述抽液泵18优选为矿用防爆潜水泵BQS100-12-7.5，所述抽液泵18的主要作用是为了从阻化剂储液箱1内抽取阻化剂。
本实施例中，所述转换机构包括设置在阻化剂出液管路3、所述液态喷洒管路13和所述雾态喷洒管路15连接处的封堵板17和与所述封堵板17连接且用于带动所述封堵板17转动的转换电机19，所述封堵板17与所述转换电机19的输出轴19-1转动连接，所述转换电机19由控制器8控制。
如图1所示，所述转换电机19优选为28BYJ-48的步进电机，所述封堵板17在转换电机19的带动下实现对所述雾化喷淋机构和所述液态喷淋机构的转换；根据所述检测机构检测到煤层2的实际情况，选择对应形态的阻化剂，控制所述转换电机19正转或者反转，接通对应的所述雾化喷淋机构或者所述液态喷淋机构，对煤层2喷淋对应状况的阻化剂进行灭火；当需要所述雾化喷淋机构和所述液态喷淋机构同时向煤层2喷淋阻化剂时，所述转换电机19控制所述封堵板17呈竖直状态，阻化剂可同时通往所述雾化喷淋机构和所述液态喷淋机构。
本发明使用时，预先在存储器12中存储需要灭火时煤层2的温度范围和气体类型，当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第一种温度或者气体类型时，控制器8控制转换电机19反转，所述雾化喷淋机构和所述阻化剂储液箱1连通，控制器8控制液态喷洒管路13上的抽液泵18打开，启动所述喷淋头14向煤层2喷洒液态的阻化剂；当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第二种温度或者气体类型时，控制器8控制转换电机19正转，所述液态喷淋机构和所述阻化剂储液箱1连通，控制器8控制液态喷洒管路13上的抽液泵18打开；或者控制器8控制转换电机19反转，所述雾化喷淋机构和所述阻化剂储液箱1连通，控制器8控制液态喷洒管路13上的抽液泵18打开，并启动对应的喷淋头14或者雾化喷头16向煤层2喷洒液态的阻化剂或者雾化的阻化剂；当温度传感器7或者气体传感器10检测到煤层2内出现第三种温度或者气体类型时，控制器8控制雾态喷洒管路15上的抽液泵18打开或者控制液态喷洒管路13上的抽液泵18和雾态喷洒管路15上的抽液泵18同时打开，采用雾化喷头16单独向煤层2喷洒雾化的阻化剂或者雾化喷头16和喷淋头14同时向煤层2喷洒雾化和液态的阻化剂进行灭火。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：包括阻化剂储液箱(1)、设置在所述阻化剂储液箱(1)顶部且用于向煤层(2)喷洒阻化剂的喷淋结构、以及对所述阻化剂储液箱(1)和所述煤层(2)进行检测的检测机构；所述阻化剂储液箱(1)通过阻化剂出液管路(3)与所述喷淋结构连通；
所述喷淋结构包括与所述阻化剂储液箱(1)连通且用于向煤层(2)喷淋液态阻化剂的液态喷淋机构和与所述阻化剂储液箱(1)连通且用于向煤层(2)喷淋雾态阻化剂的雾化喷淋机构；所述液态喷淋机构和所述雾化喷淋机构均通过阻化剂出液管路(3)与所述阻化剂储液箱(1)连通；所述液态喷淋机构、所述雾化喷淋机构和所述阻化剂出液管路(3)的连接处设置有转换机构。
2.根据权利要求1所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液态喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱(1)连通的液态喷洒管路(13)和设置在所述液态喷洒管路(13)的端部且用于向煤层(2)喷洒阻化剂的喷淋头(14)；
所述雾化喷淋机构包括与所述阻化剂储液箱(1)连通的雾态喷洒管路(15)和设置在所述雾态喷洒管路(15)的端部且用于向煤层(2)喷洒阻化剂的雾化喷头(16)；
所述液态喷洒管路(13)和所述雾态喷洒管路(15)均通过所述阻化剂出液管路(3)与所述阻化剂储液箱(1)连通。
3.根据权利要求2所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述阻化剂储液箱(1)的外侧壁上设置有控制箱(11)，所述控制箱(11)内设置有电路板，所述电路板上集成有控制器(8)以及与所述控制器(8)连接的存储器(12)。
4.根据权利要求3所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述阻化剂储液箱(1)通过阻化剂进液管路(5)与阻化剂罐(4)相连通；所述阻化剂进液管路(5)上设置有进液阀(9)，所述进液阀(9)由控制器(8)控制。
5.根据权利要求3所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述检测机构包括设置在所述阻化剂储液箱(1)外侧壁上的煤层检测模块和设置在所述阻化剂储液箱(1)内的液位检测传感器(6)；所述煤层检测模块包括均设置在阻化剂储液箱(1)外侧壁上且用于检测煤层(2)温度的温度传感器(7)和用于检测气体种类的气体传感器(10)，所述液位检测传感器(6)、温度传感器(7)和气体传感器(10)的输出端均与所述控制器(8)的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液位检测传感器(6)与所述阻化剂储液箱(1)底部之间的垂直距离是所述阻化剂储液箱(1)高度的
Figure FDA0002813267060000021
7.根据权利要求2所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述液态喷洒管路(13)和所述雾态喷洒管路(15)中均设置有抽液泵(18)；所述抽液泵(18)由控制器(8)控制。
8.根据权利要求1所述的一种煤层灭火用阻化剂喷淋装置，其特征在于：所述转换机构包括设置在阻化剂出液管路(3)、所述液态喷洒管路(13)和所述雾态喷洒管路(15)连接处的封堵板(17)和与所述封堵板(17)连接且用于带动所述封堵板(17)转动的转换电机(19)，所述封堵板(17)与所述转换电机(19)的输出轴(19-1)转动连接，所述转换电机(19)由控制器(8)控制。
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