CN113713293A - 一种煤矸石二氧化碳阻燃装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，包括CO2存储罐、排液管路、喷射汇流排管路，CO2存储罐通过排液管路与喷射汇流排管路连接，喷射汇流排管路上连接有多个喷射支路，每个喷射支路上开设有多个喷射孔，所述的喷射支路伸入煤矸石堆内；所述的装置还包括多组用于监测煤矸石堆内温度和含氧量的监测组件。本发明结构简单、实用性强，能够防止煤矸石自燃；通过监测组件准确监测煤矸石堆内的温度和含氧量，当温度和含氧量高于预设值时，通过控制装置自动喷水液体CO2，在未着火前将火灾消灭，做到防患于未然；通过将管路设置于煤矸石堆内，并且通过泵与喷嘴相配合，保证液体CO2的喷射范围，同时降低防治成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤矸石处理设备技术领域，尤其是一种煤矸石二氧化碳阻燃装置。
背景技术
煤矸石自燃是一个较为普遍的现象。据统计，我国大约有三分之一的矸石山发生过自燃，对矿区环境造成严重污染。
自燃的矸石山不但放出大量的SO2、CO2，还释放出大量的H2S和CO气体，也释出一定量的S。H2S的污染比SO2的污染更为严重，而这一点往往被人所忽视。矸石中的有机物在氧化分解过程中还生成一定量的氮氧化物和苯并芘等有害物质。苯并芘系一种强致癌物质，它是由于煤和煤矸石不完全燃烧和裂解所产生的。苯并芘以气相或吸附在烟尘中排入大气。它在水中可溶性极低，在土壤中完全失效所需时间3～5年。煤矸石自燃不仅严重污染大气，而且对周围居民的健康影响非常巨大。
除以上危害外，矸石堆积区尚有矸石爆炸等危害。
当前处理的方法主要有以下几种
1、挖除火源法，即挖出着火矸石，使其自然冷却，但是，这种方法仅适用于小面积的煤矸石处理，而对大面积自燃人员及设备难以进入火区，挖除火源工作量大，并有一定危险性。
2、深孔注浆法，工艺过程为先将灭火材料制成一定浓度的灭火浆液，用注浆泵将灭火浆液注入矸石山内部。当灭火浆液接触到高温矸石后，浆液的水分急剧蒸发，同时带走大量热量，使矸石迅速降温。该法仅适用于顶部灭火，由于斜坡上无法用工程钻机钻孔，只能用浇灌法进行局部封闭处理。
3、泡沫法，泡沫法是向火区灌注泡沫灭火剂，用来隔绝氧气和吸收热量，以此降低矸石温度，从而达到灭火目的，但是，由于矸石山时常经受风吹雨淋，所以很难保持泡沫的稳定性。
4、表面封闭法，表面封闭法(覆盖法)一般是在矸石表面覆盖黄土等惰性物质并夯实充密，来隔绝空气防止自燃，大约每2米厚的矸石覆盖1米厚的黄土，但是，这种方法仅适用于未着火的预防，这种方法难以长时间保证是空气不进入矸石的内部。
现有技术还有采用注水法对煤矸石进行处理，但是，水分对矸石自燃的作用具有两重性：当煤矸石的湿度增加到某一程度，其表面将形成含水液膜，可起到阻止矸石和氧的接触，即起到隔氧阻化的作用。但当矸石的外在水分蒸发减少到一定程度时，矸石的外在水分可由原来的阻化作用转变为催化作用，从而促使煤矸石氧化和自燃。同时注水法受水资源制约并有大量污染产生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，该装置能够实现对煤矸石进行降温和隔绝氧气，能有效防止自燃。
本发明的技术方案为：一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，包括CO2存储罐、排液管路、喷射汇流排管路，所述的CO2存储罐内填充有液态的CO2，
所述的CO2存储罐通过排液管路与喷射汇流排管路连接；所述的排液管路上还设置有排液阀，所述的喷射汇流排管路上连接有多个喷射支路，每个所述喷射支路上开设有多个喷射孔，每个所述的喷射孔处设置有相应的喷嘴，所述的喷射支路伸入煤矸石堆内。
优选的，所述的装置还包括多组监测组件，每组所述的监测组件包括至少一个用于检测煤矸石温度的温度探头和至少一个用于检测煤矸石内含氧量的含氧量分析仪。
优选的，所述的排液管路上设置有自动切换球阀和CO2柱塞泵，所述的自动切换球阀和CO2柱塞泵还与多个温度探头和多个含氧量分析仪连接，所述的CO2柱塞泵可为系统增压，所述的自动切换球阀可用于开关液体CO2。
优选的，所述的CO2柱塞泵还通过管道与CO2存储罐连接，从而将气态的CO2输送回CO2存储罐内。
优选的，所述的CO2存储罐上还设置有用于输送液体CO2的上部进液管路和下部进液管路，所述的上部进液管路与CO2存储罐上端连接，所述的下部进液管路CO2存储罐下部连接，所述的上部进液管路和下部进液管路上设置有相应的进液阀。
优选的，所述的CO2存储罐上还设置有放空管路，所述的放空管路上设置有放空阀V10，三通阀V9，所述的放空管路通过三通阀V9与相应的安全阀S1连接。
优选的，所述的CO2存储罐上还连接有测满管路，所述的测满管路上还设置有测满阀V8。
优选的，所述的CO2存储罐上还设置有液位测量管路，所述液位测量管路的一端与CO2存储罐上端连接，另一端与CO2存储罐的底端连接，并且所述的液位测量管路上还设置有液上阀L1、液下阀L3、平衡阀L2。
优选的，所述的CO2存储罐包括外罐和内罐，所述的外罐和内罐之间具有一夹层，该所述的夹层内为真空层，并且所述的夹层还通过管路与真空阀连接。
本发明的有益效果为：
1、本发明结构简单、实用性强，本发明能够防止煤矸石自燃；
2、本发明通过监测组件准确监测煤矸石堆内的温度和含氧量，当温度和含氧量高于预设值时，通过控制装置自动喷水液体CO2，在未着火前将火灾消灭，做到防患于未然；
3、本发明通过将管路设置于煤矸石堆内，并且通过泵与喷嘴相配合，保证液体CO2的喷射范围；
4、本发明装置能够提高防治效果，同时能够降低成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1-CO2存储罐，2-排液管路，3-喷射汇流排管路，4-喷射支路，5-喷嘴，6-温度探头，7-含氧量分析仪，8-自动切换球阀，9-CO2柱塞泵，10-上部进液管路，11-下部进液管路，12-放空管路，13-测满管路，14-液位测量管路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实施例提供一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，该装置能够实现对煤矸石进行降温和隔绝氧气，能有效防止自燃。
本实施例利用CO2防止煤矸石的自燃，二氧化碳是碳氧化合物之一，是一种无机物，具有氧化性而无还原性，但氧化性不强。其不可燃，通常也不支持燃烧，低浓度时无毒性。
本实施例所述的装置包括CO2存储罐1、排液管路2、喷射汇流排管路3，所述的CO2存储罐1内填充有液态的CO2，本实施例所述的CO2存储罐1包括外罐和内罐，所述的外罐和内罐之间具有一夹层，该所述的夹层内为真空层，并且所述的夹层还通过管路与真空阀连接。
所述的CO2存储罐1通过排液管路2与喷射汇流排管路3连接，所述的喷射汇流排管路3上连接有多个喷射支路4，每个所述喷射支路4上开设有多个喷射孔，每个所述的喷射孔处设置有相应的喷嘴5，所述的喷射支路4伸入煤矸石堆内。本实施例中，由于CO2气扩散半径取12m，因此，本实施例通过快速接头实现喷射支路4的延伸，同时根据实际情况布设相应数量的喷嘴5。
优选的，本实施例所述的装置还包括设置煤矸石堆内的多组监测组件，每组所述的监测组件包括至少一个用于检测煤矸石温度的温度探头6和至少一个用于检测煤矸石内含氧量的含氧量分析仪7。通过温度探头6和含氧量分析仪7实时、准确的监测煤矸石堆内的温度和含氧量，并将其反馈给控制端，如PLC。
优选的，本实施例所述的排液管路2上设置有自动切换球阀8和CO2柱塞泵9，所述的自动切换球阀8和CO2柱塞泵9还与多个温度探头6和多个含氧量分析仪7连接，所述的CO2柱塞泵9可为系统增压，所述的自动切换球阀8可用于开关液体CO2。本实施例通过温度探头6和含氧量分析仪7将监测的煤矸石堆内的温度和含氧量反馈给控制端，如PLC控制器。然后控制端可根据预设值控制自动切换球阀8和CO2柱塞泵9动作。
同时，液体CO2在输出时，由于管道温度相对液体CO2温度要高，因此，在输送过程中，部分液体CO2会气化形成气态的CO2。因此，本实施例在CO2柱塞泵9于CO2存储罐1之间设置相应的管道，从而将气态的CO2输送回CO2存储罐1内。
优选的，所述的CO2存储罐1上还设置有用于输入液体CO2的上部进液管路10和下部进液管路11，所述的上部进液管路10与CO2存储罐1上端连接，所述的下部进液管路11与CO2存储罐1下部连接，所述的上部进液管路10和下部进液管路11上设置有相应的进液阀。
优选的，所述的CO2存储罐1上还设置有放空管路12，所述的放空管路上设置有放空阀V10，三通阀V9，所述的放空管路12还通过三通阀V9与相应的安全阀S1连接。
优选的，所述的CO2存储罐1上还连接有测满管路13，所述的测满管路13上还设置有测满阀V8。
优选的，所述的CO2存储罐1上还设置有液位测量管路14，所述液位测量管路14的一端与CO2存储罐1上端连接，另一端与CO2存储罐1的底端连接，并且所述的液位测量管路14上还设置有液上阀L1、液下阀L3、平衡阀L2。
本实施例在通过降低煤矸石堆内的含氧量和温度，从而避免煤矸石自燃。当分布在矸石山内部的温度探头6和含氧量检测探头检测到控制临界点时，通过控制自动切换球阀8和CO2柱塞泵9，将低温液态的CO2输送至煤矸石堆，从而降低煤矸石堆内的含氧量和温度，当探头检测到矸石周围温度和含氧量降到安全指标时，关闭自动切换球阀8和CO2柱塞泵9、以及排液管路2上的排液阀。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于，所述的装置包括CO2存储罐、排液管路、喷射汇流排管路，所述的CO2存储罐内填充有液态的CO2，
所述的CO2存储罐通过排液管路与喷射汇流排管路连接，所述的喷射汇流排管路上连接有多个喷射支路，每个所述喷射支路上开设有多个喷射孔，每个所述的喷射孔处设置有相应的喷嘴，所述的喷射支路伸入煤矸石堆内；
所述的装置还包括多组用于监测煤矸石堆内温度和含氧量的监测组件。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：每组所述的监测组件包括至少一个用于检测煤矸石温度的温度探头和至少一个用于检测煤矸石内含氧量的含氧量分析仪。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的排液管路上设置有自动切换球阀和CO2柱塞泵，所述的自动切换球阀和CO2柱塞泵还通过控制端与多个温度探头和多个含氧量分析仪连接，所述的CO2柱塞泵可为装置增压，所述的自动切换球阀可用于开关液体CO2。
4.根据权利要求3所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2柱塞泵与CO2存储罐之间还设置有用于将气态的CO2输送回CO2存储罐内管道。
5.根据权利要求4所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2存储罐上还设置有用于输送液体CO2的上部进液管路和下部进液管路，所述的上部进液管路与CO2存储罐上端连接，所述的下部进液管路与CO2存储罐下部连接，所述的上部进液管路和下部进液管路上设置有相应的进液阀。
6.根据权利要求5所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2存储罐上还设置有放空管路，所述的放空管路上设置有放空阀V10，三通阀V9，所述的放空管路还通过三通阀V9与相应的安全阀S1连接。
7.根据权利要求6所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2存储罐上还连接有测满管路，所述的测满管路上还设置有测满阀V8。
8.根据权利要求7所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2存储罐上还设置有液位测量管路，所述液位测量管路的一端与CO2存储罐上端连接，另一端与CO2存储罐的底端连接，并且所述的液位测量管路上还设置有液上阀L1、液下阀L3、平衡阀L2。
9.根据权利要求8所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的CO2存储罐包括外罐和内罐，所述的外罐和内罐之间具有一夹层，该所述的夹层内为真空层。
10.根据权利要求9所述的一种煤矸石二氧化碳阻燃装置，其特征在于：所述的夹层还通过管路与真空阀连接。
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- 2020-09-28 CN CN202011036791.5A patent/CN113713293A/zh active Pending
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