CN203717015U - 液氮降温防火系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液氮降温防火系统，其中，包括液氮运输设备和空冷式液氮降温装置，其中，所述液氮运输设备与所述空冷式液氮降温装置相连，所述液氮运输设备向所述空冷式液氮降温装置输送液氮；所述空冷式液氮降温装置设置在井下液氮硐室中，所述空冷式液氮降温装置向开采工作面输送冷空气。本实用新型提供的液氮降温防火系统通过在地面设置液氮运输设备，在井下设置井下液氮硐室和空冷式液氮降温装置，有效解决了井下降温和防灭火的问题，提高了制冷效率，节约了设备成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿井下降温技术，尤其涉及一种液氮降温防火系统。
背景技术
随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强，矿井的开采深度不断增大，井下地热灾害逐渐成为制约矿井安全生产的瓶颈。神华煤炭院2008年调查资料显示，我国目前已有65对矿井出现了不同程度的热害，其中38对矿井的采掘工作面气温超过30℃。随着我国煤矿开采深度的不断增加，高温矿井的数量也在不断增多。因此，研究开发运行可靠、投资少、运行成本低的的煤矿井下降温技术是煤矿发展当务之急。
宁东是国家批准规划建设的13个亿吨级大型煤炭基地，神华宁煤羊场湾煤矿是宁夏自治区宁东建设的首开工程，矿井2012年年产量达1800万吨。随着高产高效矿井建设和开采深度的不断延伸，受围岩及机电设备散热和地温梯度的影响，井下热害已成为影响矿井安全生产的重要因素。经勘测一号井12采区下部及13采区属于二级热害区域，平均地温梯度一般为3～4.5℃/100m。根据现场实测，采煤工作面开采初期气温一般为31℃～34℃，夏季工作面回风巷道内温度达到34℃，相对湿度达95%以上，工作面闷热潮湿，容易诱发湿疹、中暑等高温疾病，井下机电设备的正常运行也受到严重影响，既危害了职工身体健康，又影响矿井安全生产
目前的矿井降温方式主要有：水源热泵降温系统、吸收式冷水机组系统、冰制冷系统等。虽然都取得了一定的降温效果（一般在3～5℃间），但对于34℃以上高温矿井，降温后的工作面温度仍然超过30℃，降温后仍不能满足《煤矿安全规程》的要求，且已有降温技术初期投入大、整体投资高、建设周期长、运行费用高，企业经济负担重。
实用新型内容
本实用新型提供一种液氮降温防火系统，以解决现有技术中的问题，提高制冷效率，降温效果好。
本实用新型提供了一种液氮降温防火系统，其中，包括液氮运输设备和空冷式液氮降温装置，其中，所述液氮运输设备与所述空冷式液氮降温装置相连，所述液氮运输设备向所述空冷式液氮降温装置输送液氮；
所述空冷式液氮降温装置设置在井下液氮硐室中，所述空冷式液氮降温装置向开采工作面输送冷空气。
如上所述的液氮降温防火系统，其中，优选的是：所述液氮运输设备通过连接管，经过地表钻孔向所述空冷式液氮降温装置输送液氮。
如上所述的液氮降温防火系统，其中，优选的是：所述液氮运输设备和所述空冷式液氮降温装置之间设置有减压阀，所述液氮运输设备内的液氮经所述减压阀和不锈钢管路输送到所述空冷式液氮降温装置中。
如上所述的液氮降温防火系统，其中，优选的是：所述液氮运输设备为槽车。
如上所述的液氮降温防火系统，其中，优选的是：所述空冷式液氮降温装置包括换冷器和多个散热翅，所述散热翅固定设置在所述换冷器的外壁上。
如上所述的液氮降温防火系统，其中，优选的是：所述换冷器和散热翅为铝合金制成。
本实用新型提供的液氮降温防火系统通过在地面设置液氮运输设备，在井下设置井下液氮硐室和空冷式液氮降温装置，有效解决了井下降温和防灭火的问题，提高了制冷效率，节约了设备成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的液氮降温防火系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。
图1为本实用新型实施例提供的液氮降温防火系统结构示意图，本实用新型实施例提供了一种液氮降温防火系统，包括液氮运输设备1和空冷式液氮降温装置2。
其中，液氮运输设备1可以是现有技术中常用的槽车，液氮运输设备1与空冷式液氮降温装置2相连，其连接方式可以采用快速接头软管4将液氮运输设备1中到的液氮经过地表钻孔引入到空冷式液氮降温装置2中，从而向空冷式液氮降温装置2输送液氮。
空冷式液氮降温装置2设置在井下液氮硐室3中，空冷式液氮降温装置2向开采工作面输送冷空气。优选的是，液氮运输设备1和空冷式液氮降温装置2之间设置有减压阀5，液氮运输设备1内的液氮经减压阀5和不锈钢管路6输送到空冷式液氮降温装置2中。
将空冷式液氮降温装置2放置在专用的井下液氮硐室3内，只需通过地表钻孔及相关管路完成液氮的输送工作，而无需在作业面空间假设任何管道或设备，即可实现工作面降温和防灭火的目的。
进一步地，空冷式液氮降温装置2包括换冷器和多个散热翅，散热翅固定设置在换冷器的外壁上，优选的是，换冷器和散热翅均采用铝合金制成，其散热效果较好。该装置无需任何动力，完全利用环境空气能量完成冷热交换，具有无能耗，寿命长等优点。
在空冷式液氮降温装置2中，液氮与热空气进行热交换，对热空气进行降温，降温后的低温空气通过局部通风及矿井负压输送到开采工作面，对工作面进行降温。同时，液氮经过空冷式液氮降温装置后气化，气化后的氮气一部分经管路沿工作面进风巷输送至工作面采空区，对送入的空气作进一步的降温处理，同时对采空区起到降温、惰化的双重作用，防止采空区自然发火。
本实施例提供的液氮降温防火系统，其防灭火原理如下：液氮气化过程中，短时间内吸收大量热量，快速降低采空区积聚的热量；高浓度氮气扩散能够增大采空区内气体静压，减小采空区漏风；使采空区内氧化浓度分布范围明显回缩，惰化采空区。
液氮一般为-195.8℃，其气化过程中短时间内可吸收大量热量，每气化1Nm3的液氮，空气可以从中获得约327KJ的冷能，可提供连续可靠的冷源，具有降温速度快、效果明显等优点。
液氮管路施工V型破口，采用电弧焊接方式，焊口两端焊接拉筋加固，钻孔内管路整体不固定只在管路底部施工托架支撑，消除管路自身重力及注液氮期间的冲击力，达到液氮管路受冷时自由伸缩的目的。
本实用新型实施例提供的液氮降温防火系统具有如下优点：
1.制冷效率明显高于现有技术。通过现场实测，液氮流量在3～5吨/h时，工作面进风流温度可降9℃，工作面回风流温度可降低3℃，工作面平均降温6℃左右，与传统降温技术相比，降温效果更显著。
2.空冷式液氮降温装置无需动力，电力消耗为零，完全利用环境空气能量。
3.整个系统即具有矿井降温功能，又兼备矿井防灭火功能，同时解决了煤矿井下两大灾害。
4.利用煤化工附属产品液氮作为作制冷剂，大大降低了制冷成本，有利于原料综合利用，节能减排效益显著。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种液氮降温防火系统，其特征在于，包括液氮运输设备和空冷式液氮降温装置，其中，所述液氮运输设备与所述空冷式液氮降温装置相连，所述液氮运输设备向所述空冷式液氮降温装置输送液氮；
所述空冷式液氮降温装置设置在井下液氮硐室中，所述空冷式液氮降温装置向开采工作面输送冷空气。
2.根据权利要求1所述的液氮降温防火系统，其特征在于：所述液氮运输设备通过连接管，经过地表钻孔向所述空冷式液氮降温装置输送液氮。
3.根据权利要求2所述的液氮降温防火系统，其特征在于：所述液氮运输设备和所述空冷式液氮降温装置之间设置有减压阀，所述液氮运输设备内的液氮经所述减压阀和不锈钢管路输送到所述空冷式液氮降温装置中。
4.根据权利要求3所述的液氮降温防火系统，其特征在于：所述液氮运输设备为槽车。
5.根据权利要求1-4任一所述的液氮降温防火系统，其特征在于：所述空冷式液氮降温装置包括换冷器和多个散热翅，所述散热翅固定设置在所述换冷器的外壁上。
6.根据权利要求5所述的液氮降温防火系统，其特征在于：所述换冷器和散热翅为铝合金制成。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN109057795A (zh) * | 2018-08-29 | 2018-12-21 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 一种过采空区煤层气地面钻井方法 |
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| CN115142890A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-10-04 | 中国矿业大学 | 一种深部高温热害地下空间降温供氧系统 |
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2014
- 2014-01-22 CN CN201420040002.9U patent/CN203717015U/zh not_active Expired - Lifetime
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