CN203903999U - 循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器，所述产气单元包括惰性气体发生炉以及与惰性气体发生炉内部连通的燃粉自动进料单元，所述检测单元包括瓦斯浓度及O₂气体分析仪，所述冷却单元包括至少一组冷却过滤器。本实用新型将煤矿采空区保护空间内的瓦斯气体及一氧化碳气体抽出，并通过惰性气体发生炉进行燃烧，然后将生成的惰性气体再充入煤矿采空区的被保护的相对密闭空间，其在一定程度上减少了装置中对燃粉源的需求量，起到了利废作用，而且通过主动防护的方式，确保了煤矿采空区中被保护的相对密闭空间的本质安全。

Description

循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置

技术领域

本实用新型属于消防安全技术领域，特别涉及一种主动安全消防防护技术，具体是应用于对煤矿采空区被保护的密闭空间进行主动安全防护的惰性气体发生装置。

背景技术

二氧化碳、IG541、七氟丙烷之类的惰性气体已经作为灭火介质用于灭火中，而一旦用完，必须及时进行补充，使得维保成本及时间成本加大。

煤矿开采过程中采空区瓦斯是我国煤矿最严重的灾害。受不稳定地质的影响，采空区煤层深处一旦条件突变，瓦斯就会裹挟着千百吨煤块瞬间涌出，造成严重灾难。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分。其存在易挥发的瓦斯、一氧化碳等可燃气体，可采用二氧化碳气体通过置换方式，作用于密闭的煤矿采空区密闭空间，置换掉采空区密闭空间内的瓦斯、一氧化碳等混合气体，形成惰化气体保护区，能实现对煤矿采空区的相对密闭空间内的瓦斯、一氧化碳可燃气体介质进行主动安全消防防护。但是二氧化碳因贮运关系，需要建造很大的液体储罐，一旦罐内的液态二氧化碳用完时需要及时补充，加大了二氧化碳补给的运输成本及时间成本，而且通过二氧化碳置换出来的瓦斯、一氧化碳等易燃气体还需要经过进一步处理，若直接排掉会对环境造成污染。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种能够将煤矿采空区被保护的相对密闭空间内的瓦斯及一氧化碳气体抽出，并送入惰性气体发生炉进行燃烧，然后将生成的惰性气体再充入煤矿采空区被保护的相对密闭空间，从而保证煤矿采空区被保护的相对密闭空间安全的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器，所述产气单元包括惰性气体发生炉以及与惰性气体发生炉内部连通的燃粉自动进料单元，所述检测单元包括瓦斯浓度及O₂气体分析仪，所述冷却单元包括至少一组冷却过滤器，所述瓦斯浓度及O₂气体分析仪的进气端通过风机Ⅰ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，其出气端通过管道与二位三通电控阀Ⅰ的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅰ的一个出口端通过管道与惰性气体发生炉进口连通，其另一个出口端通过风机Ⅲ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，所述惰性气体发生炉的出口通过管道与冷却单元连通，所述冷却单元通过风机Ⅱ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，所述燃粉自动进料单元、瓦斯浓度及O₂气体分析仪以及二位三通电控阀Ⅰ分别与控制器连接。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述检测单元还包括O₂、CO气体分析仪，所述O₂、CO气体分析仪通过管道与冷却单元连通，所述风机Ⅱ通过管道与二位三通电控阀Ⅱ的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅱ的一个出口端通过管道与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，其另一个出口端通过管道与惰性气体发生炉连通，所述O₂、CO气体分析仪以及二位三通电控阀Ⅱ分别与控制器连接。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述风机Ⅰ与瓦斯浓度及O₂气体分析仪连通的管道上设置有与控制器连接的气体流量传感器。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述惰性气体发生炉包括由下往上依次连接的支撑座、主加热区、副加热区以及惰性气体烟道，在所述支撑座上设置有与二位三通电控阀Ⅰ连接的主进气道连接盘、与二位三通电控阀Ⅱ连接的非惰性气体二次燃烧进气道连接盘以及炉门；所述主加热区包括主加热炉内炉胆隔热毯、主加热炉外炉套以及设置在主加热炉内炉胆隔热毯和主加热炉外炉套之间的主加热炉内炉胆，在所述主加热区内设置有至少一组电阻加热层，在所述主加热区上设置有若干与燃粉自动进料单元连接的燃料进料孔；所述副加热区由至少一段副加热段组成，每段副加热段包括副加热炉内炉胆隔热毯、副加热炉外炉套以及设置在副加热炉内炉胆隔热毯和副加热炉外炉套之间的副加热炉内炉胆，在所述每段副加热段内设置有由耐高温托盘及支撑组件构成的副加热层，在所述副加热层上设置有至少一组铁丝卷，在所述每段副加热段上设置有用于添加铁丝卷的加铁丝卷门；所述惰性气体烟道包括烟囱外套以及烟囱外套隔热毯，在所述惰性气体烟道上设置有与冷却单元连接的烟囱烟道出口。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述支撑座内、主加热区下方设置有热反射料粉收集器。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述主加热炉外炉套、副加热炉外炉套以及烟囱外套外表涂布有无机耐高温涂料层。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述每段副加热段上设置有炉温检测件，所述炉温检测件与控制器连接。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述冷却单元包括第一级冷却过滤器和第二级冷却过滤器，所述惰性气体发生炉的出口通过管道与第一级冷却过滤器连通，所述第一级冷却过滤器通过管道与第二级冷却过滤器连通，所述第二级冷却过滤器通过风机Ⅱ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述第二级冷却过滤器设置有温度传感器，所述温度传感器与控制器连接，在所述惰性气体发生炉的出口与第一级冷却过滤器连通的管道上设置有止回阀。

本实用新型所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在连通所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀以及进、出口端球阀，所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间的进、出端分别通过进、出口端球阀与对应的进、出口端的安全阀连通，所述二位三通电控阀Ⅱ通过单向阀与进口端安全阀连通，所述第一级冷却过滤器通过管道与冷却器安全阀连通。

本实用新型利用燃粉以及煤矿采空区被保护的相对密闭空间中的瓦斯及一氧化碳气体，通过控制器对炉温自动调节及控制，确保燃烧介质与抽入炉膛中空气中的氧发生氧化反应、生成二氧化碳气体及其他惰性气体，使系统管道内的瓦斯、一氧化碳气体不断被消耗掉、直至惰性气体不断地被充斥到采空区密闭空间，达到破坏煤矿采空区密闭空间内瓦斯、一氧化碳发生爆炸、燃烧的条件，从而起到对采空区密闭空间的惰化保护。由于严格控制反应温度，保证在反应过程中，不产生CO，并且不发生CO₂的还原反应。燃烧反应后的混合气体或空气，其含氧率低于助燃的浓度条件，经过本实用新型产生的气体为：氮气、CO₂、O₂及其他惰性气体，从而保证被保护的相对密闭空间的安全。

本实用新型通过对采空区瓦斯、一氧化碳的收集、燃烧利用，一定程度上减少了装置中对燃粉源的需求量，起到了利废作用，通过主动防护方式，确保了煤矿采空区中被保护的相对密闭空间的本质安全，此外，本实用新型与煤矿采空区被保护的相对密闭空间在结构上形成了内封闭循环，实现了对环境的“零”污染，利于节能减排，是一种节能环保产品。

附图说明

图1是本实用新型的系统原理图。

图2是本实用新型的结构示意图

图3是图2的俯视图。

图4是图2的主视图。

图5是本实用新型中惰性气体发生炉的结构示意图。

图6是惰性气体发生炉的内部结构示意图。

图中标记：1为煤矿采空区被保护的相对密闭空间，2为出口端球阀，3为出口端安全阀，4为风机Ⅰ，5为气体流量传感器，6为瓦斯浓度及O₂气体分析仪，7为O₂、CO气体分析仪，8为二位三通电控阀Ⅰ，9为燃粉自动进料单元，10为控制器，11为惰性气体发生炉，12为炉温检测件，13为第一级冷却过滤器，14为第二级冷却过滤器，15为温度传感器，16为风机Ⅱ，17为二位三通电控阀Ⅱ，18为风机Ⅲ，19为冷却器安全阀，20为单向阀，21为进口端安全阀，22为进口端球阀，23为止回阀，24为第一级冷却过滤器的液位传感器，25为第二级冷却过滤器的液位传感器，26、27为与煤矿采空区被保护的相对密闭空间对应的管道连接的进、出口连接盘，28为支撑座，29为主加热区，30为副加热区，31为惰性气体烟道，32为主进气道连接盘，33为非惰性气体二次燃烧进气道连接盘，34为炉门，35为主加热炉内炉胆隔热毯，36为主加热炉外炉套，37为主加热炉内炉胆，38为电阻加热层，39为燃料进料孔，40为副加热炉内炉胆隔热毯，41为副加热炉外炉套，42为副加热炉内炉胆，43为副加热层，44为加铁丝卷门，45为烟囱外套，46为烟囱外套隔热毯，47为烟囱烟道出口，48为热反射料粉收集器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-4所示，循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器10，本装置通过进、出口连接盘26、27与预先布置在煤矿采空区的管道相连接。

所述产气单元包括惰性气体发生炉11以及与惰性气体发生炉11内部连通的燃粉自动进料单元9，所述燃粉自动进料单元包括沿惰性气体发生炉圆周方向均布的一组进料机构、上料电机及吹料电机等，进料量由进料电机根据电气控制系统对温度传感器、瓦斯浓度、氧气及一氧化碳气体分析仪的检测反馈的信号，进行自动变速，实现了自适应供量，吹料电机通过电磁阀打开或关闭吹料管中的吹风电机，燃粉主要为碳粉和铁粉的混合物。

所述检测单元包括瓦斯浓度及O₂气体分析仪6以及O₂、CO气体分析仪7，其中瓦斯浓度及O₂气体分析仪用于对煤矿采空区被保护的相对密闭空间至惰性气体发生炉这一段的管道内气体的瓦斯浓度及氧浓度的检测及分析，O₂、CO气体分析仪用于对经惰性气体发生炉生成的惰性气体的一氧化碳浓度及氧浓度的检测及分析。

所述冷却单元包括第一级冷却过滤器13和第二级冷却过滤器14，用于对经惰性气体发生炉生成的惰性气体的降温处理及过滤处理以及分别通过对应冷却过滤器中的液位传感器24、25检测及反馈对应冷却过滤器内液位情况。通过惰性气体发生炉生成的惰性气体热气体经过冷却单元中的水冷却过滤方式，由于水的比热容较大，常温（20摄氏度）下为4.183kJ/(Kg·℃)，所以只需要较小的体积就可以有良好的降温效果，且使得占地面积小。本装置中采用的冷却单元是埋入式的，大大减少了地面空间的占用。

其中，所述惰性气体发生炉11的出口通过管道与第一级冷却过滤器13连通，所述第一级冷却过滤器13通过内部穿墙管道与第二级冷却过滤器14连通，所述第二级冷却过滤器14通过风机Ⅱ16与煤矿采空区被保护的相对密闭空间1连通，所述瓦斯浓度及O₂气体分析仪6的进气端通过风机Ⅰ4与煤矿采空区被保护的相对密闭空间1连通，其出气端通过管道与二位三通电控阀Ⅰ8的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅰ8的一个出口端通过管道与惰性气体发生炉11进口连通，其另一个出口端通过第三风机18与煤矿采空区被保护的相对密闭空间1连通，所述燃粉自动进料单元9、瓦斯浓度及O₂气体分析仪6以及二位三通电控阀Ⅰ8分别与控制器10连接。所述充入煤矿采空区的惰性气体处于循环工作状态时，煤矿采空区被保护的相对密闭空间、风机Ⅰ、瓦斯浓度及O₂气体分析仪、二位三通电控阀Ⅰ以及风机Ⅲ之间形成循环闭合回路。

所述O₂、CO气体分析仪7通过管道与第二级冷却过滤器14连通，所述风机Ⅱ16通过管道与二位三通电控阀Ⅱ17的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅱ17的一个出口端通过管道与煤矿采空区被保护的相对密闭空间1连通，其另一个出口端通过管道与惰性气体发生炉11连通，所述O₂、CO气体分析仪7以及二位三通电控阀Ⅱ17分别与控制器10连接，所述控制器根据O₂、CO气体分析仪检测的结果，控制二位三通电控阀Ⅱ通过管道与煤矿采空区被保护的相对密闭空间或惰性气体发生炉连通。在惰性气体发生炉前级及后级分别采用气体浓度检测分析，通过对经惰性气体发生炉前后两种状况气体中氧含量的在线检测，对后级的一氧化碳气体浓度的在线检测，实现了装置自动循环时进行小循环还是采用大循环工作模式的切换。

其中，在所述风机Ⅰ4与瓦斯浓度及O₂气体分析仪6连通的管道上设置有与控制器10连接的气体流量传感器5，用于对进风量的气体流量检测，以便通过进口端球阀实现对煤矿采空区混合气体经管道进入本实用新型的固定流量的控制，以确保瓦斯及一氧化碳气体的流速被控制在安全范围内。本装置中进风处的风机Ⅰ将煤矿采空区被保护的相对密闭空间里瓦斯及一氧化碳可燃气体通过管道打入惰性气体发生炉前的管道里时，因煤矿采空区被保护的相对密闭空间的瓦斯为易燃、挥发性气体，其在管道中流动时受静电的影响，因此需要对其流速进行控制，采用气体流量传感器对其进行检测，实现了对流速的控制，确保了整个装置及被保护的相对密闭空间的安全。

所述第二级冷却过滤器14设置有温度传感器15，所述温度传感器15与控制器10连接，在所述惰性气体发生炉11的出口与第一级冷却过滤器13连通的管道上设置有止回阀23。所述温度传感器用于对经第二级冷却过滤器冷却后的气体温度检测与反馈。在连通所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间1进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀21、3以及进、出口端球阀22、2，所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间1的进、出端分别通过进、出口端球阀22、2与对应的进、出口端的安全阀21、3连通，所述二位三通电控阀Ⅱ17通过单向阀20与进口端安全阀21连通，所述第一级冷却过滤器13通过管道与冷却器安全阀19连通。三个安全阀分别用于保护装置进、出口端处及第一级冷却过滤器的密闭空间内的气体压力的泄压保护。

如图5和6所示，所述惰性气体发生炉11包括由下往上依次连接的支撑座28、主加热区29、副加热区30以及惰性气体烟道31，其相互之间通过螺钉进行紧固连接，并用耐火泥对缝隙进行充填，以防漏气。

在所述支撑座28上设置有与二位三通电控阀Ⅰ8连接的主进气道连接盘32、与二位三通电控阀Ⅱ17连接的非惰性气体二次燃烧进气道连接盘33以及炉门34；所述主加热区29包括主加热炉内炉胆隔热毯35、主加热炉外炉套36以及设置在主加热炉内炉胆隔热毯35和主加热炉外炉套36之间的主加热炉内炉胆37，在所述主加热区29内设置有至少一组电阻加热层38，所述电阻加热层由电阻丝盘和电阻丝盘支架构成，在所述主加热区29上设置有若干与燃粉自动进料单元9连接的燃料进料孔39；所述副加热区30由三段副加热段组成，每段副加热段包括副加热炉内炉胆隔热毯40、副加热炉外炉套41以及设置在副加热炉内炉胆隔热毯40和副加热炉外炉套41之间的副加热炉内炉胆42，在所述每段副加热段内设置有由耐高温托盘及支撑组件构成的副加热层43，在所述副加热层43上设置有至少一组铁丝卷，在所述每段副加热段上设置有用于添加铁丝卷的加铁丝卷门44；所述惰性气体烟道31包括烟囱外套45以及烟囱外套隔热毯46，在所述惰性气体烟道31上设置有与冷却单元连接的烟囱烟道出口47。所述主加热炉内炉胆隔热毯、副加热炉内炉胆隔热毯以及烟囱外套隔热毯用于将内部的热气温度与相邻的内炉胆或烟囱内道进行隔热。

其中，在所述支撑座28内、主加热区29下方设置有热反射料粉收集器48，所述热反射料粉收集能够对微量残余燃粉的收集以及将主加热区幅射的热量，通过反射板将热量聚焦的同时再反射到主加热区，减少了辐射热量，并在一定程度上起到了对炉膛温度的保温作用，减少了热量损耗。在所述主加热炉外炉套36、副加热炉外炉套41以及烟囱外套45外表涂布有常用于冶金窑炉、陶瓷、玻璃、金属等的无机耐高温涂料层，使外表面温度能快速降低，同时减少了对发生炉装置周边的热辐射。在所述每段副加热段上设置有炉温检测件12，所述炉温检测件12与控制器10，所述炉温检测用于惰性气体发生炉的炉温的检测及反馈。

根据系统控制器反馈的信号，所述惰性气体发生炉内的电阻加热层进行空载预加热，经炉温检测件检测达到燃粉能完全氧化反应的设定温度后，向系统控制器反馈信号，燃粉自动进料单元工作，主加热区全面进行工作，煤矿采空区内的瓦斯、一氧化碳等经管道、阀、主进气道连接盘抽到惰性气体发生炉的炉膛内，分别经主加热区、副加热区高温炉膛通道，进行完全燃烧，产生二氧化碳惰性气体，经系统中的气体分析仪进行检测、分析，确认后，将惰性气体通过系统另一端的回气管道打回到煤矿采空区，形成了对煤矿采空区密封空间内剩余瓦斯、一氧化碳等气体的置换。经抽气、燃烧生成惰性气体、打回、置换，直至所检测出的瓦斯、一氧化碳浓度，使其在整个系统中的浓度达不到燃烧、爆炸的条件，从而实现了对煤矿采空区密封空间的惰化保护。

本装置与被保护的相对密闭空间形成了一个密闭的内环形通道，实现了对煤矿采空区的保护空间中的瓦斯易燃气体及一氧化碳可燃气体及氧含量的降低控制，使得煤矿采空区的被保护空间里的瓦斯易燃气体及一氧化碳可燃气体因被抽入惰性气体发生炉内进行燃烧而减少，煤矿采空区的整个被保护对象的密闭空间被装置生成的惰性气体不断充斥，甚至占满，使得煤矿采空区的整个保护空间不再具备燃烧的条件，从而避免了煤矿采空区的被保护空间内易燃物体燃烧或因雷击、静电等造成的火灾。其中，采用燃粉自动进料单元，通过进料电机自动调速，自动控制燃粉的进料量与惰性气体发生炉前置端所测出的瓦斯及氧气含量的不断变化，从而实现燃粉的自适应调节，以满足燃粉、残存的瓦斯、一氧化碳气体与空气中的氧气、混合气体中的氧气在一定温度下进行的完全燃烧化学反应。本实用新型装置将经惰性气体发生炉生成的二氧化碳气体作为惰性气体经装置冷却过滤处理后打入到煤矿采空区的被保护空间起到惰化保护作用，此外，通过本实用新型装置还能将生成的惰性气体直接用于灭火或贮存起来。而且，采用对惰性气体发生炉的炉温检测及反馈，实现了燃粉与氧气的完全燃烧在其规定的温度区间，避免了因温度过低产生的不完全燃烧、或温度过高产生的还原反应，而这两种情形均会产生一氧化碳可燃气体。

本实用新型的工作原理：

风机Ⅰ将煤矿采空区被保护的相对密闭空间的瓦斯、一氧化碳等混合气体抽出，经气体流量传感器和瓦斯浓度及O₂气体分析仪进入惰性气体发生炉。气体流量传感器和瓦斯浓度及O₂气体分析仪将所测数据输入控制器；经过惰性气体发生炉的气体和燃粉自动进料单元输入的干料混合反应后，经高温止回阀进入第一级冷却过滤器后，再进入第二级冷却过滤器，经过第一级冷却过滤器的惰性气体经空压机，打入储气罐，供燃粉自动进料单元进料时使用，同时O₂、CO气体分析仪检测反应后的氧气含量和一氧化碳含量并输入控制器，控制器根据O₂、CO气体分析仪检测的结果，控制相应二位三通电控阀进行相应的切换。

当O₂、CO气体分析仪检测出的数据高于设定值时，二位三通电控阀Ⅱ将自动换向，二位三通电控阀Ⅱ将反应后的惰性气体重新打回惰性气体发生炉，进行二次反应；当O₂、CO气体分析仪检测出的数据低于设定值时，二位三通电动阀Ⅱ换向，将冷却过滤后的惰性气体经风机Ⅱ打回被保护的相对密闭空间。

此外，日常监测被保护的相对密闭空间的含氧率工况时，此时作为循环工作状态，只需开动瓦斯浓度及O₂气体分析仪和O2、CO气体分析仪、风机Ⅰ、Ⅲ、二位三通电控阀Ⅰ处于常通位置、风机Ⅱ自动关闭即可，在该工况中，惰性气体发生炉前置通道被关闭，此前，两个气体分析仪检测出的氧气含量应该相等且低于设定的上限值，整个装置在循环工作状态下只是一个气体通道。

在第二级冷却过滤器上面设有温度传感器，测量惰性气体温度，当温度超过规定值时，控制器会停机；在惰性气体发生炉内装有炉温检测件，控制反应炉温，保证反应炉的正常工作；在被保护的相对密闭空间管路的前后级冷却器上面装有安全阀，保证整个系统在出现工作异常时，可安全运行。控制器界面有工作状况显示界面和工作状况自动报警及信息传输系统，随时将系统工作状况报知工作人员。

以上所述仅为本实用新型型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型新型，凡在本实用新型新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器（10），所述产气单元包括惰性气体发生炉（11）以及与惰性气体发生炉（11）内部连通的燃粉自动进料单元（9），所述检测单元包括瓦斯浓度及O₂气体分析仪（6），所述冷却单元包括至少一组冷却过滤器，所述瓦斯浓度及O₂气体分析仪（6）的进气端通过风机Ⅰ（4）与煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）连通，其出气端通过管道与二位三通电控阀Ⅰ（8）的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅰ（8）的一个出口端通过管道与惰性气体发生炉（11）进口连通，其另一个出口端通过风机Ⅲ（18）与煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）连通，所述惰性气体发生炉（11）的出口通过管道与冷却单元连通，所述冷却单元通过风机Ⅱ（16）与煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）连通，所述燃粉自动进料单元（9）、瓦斯浓度及O₂气体分析仪（6）以及二位三通电控阀Ⅰ（8）分别与控制器（10）连接。

2.根据权利要求1所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：所述检测单元还包括O₂、CO气体分析仪（7），所述O₂、CO气体分析仪（7）通过管道与冷却单元连通，所述风机Ⅱ（16）通过管道与二位三通电控阀Ⅱ（17）的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅱ（17）的一个出口端通过管道与煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）连通，其另一个出口端通过管道与惰性气体发生炉（11）连通，所述O₂、CO气体分析仪（7）以及二位三通电控阀Ⅱ（17）分别与控制器（10）连接。

3.根据权利要求2所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：在所述风机Ⅰ（4）与瓦斯浓度及O₂气体分析仪（6）连通的管道上设置有与控制器（10）连接的气体流量传感器（5）。

4.根据权利要求2所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：所述惰性气体发生炉（11）包括由下往上依次连接的支撑座（28）、主加热区（29）、副加热区（30）以及惰性气体烟道（31），在所述支撑座（28）上设置有与二位三通电控阀Ⅰ（8）连接的主进气道连接盘（32）、与二位三通电控阀Ⅱ（17）连接的非惰性气体二次燃烧进气道连接盘（33）以及炉门（34）；所述主加热区（29）包括主加热炉内炉胆隔热毯（35）、主加热炉外炉套（36）以及设置在主加热炉内炉胆隔热毯（35）和主加热炉外炉套（36）之间的主加热炉内炉胆（37），在所述主加热区（29）内设置有至少一组电阻加热层（38），在所述主加热区（29）上设置有若干与燃粉自动进料单元（9）连接的燃料进料孔（39）；所述副加热区（30）由至少一段副加热段组成，每段副加热段包括副加热炉内炉胆隔热毯（40）、副加热炉外炉套（41）以及设置在副加热炉内炉胆隔热毯（40）和副加热炉外炉套（41）之间的副加热炉内炉胆（42），在所述每段副加热段内设置有由耐高温托盘及支撑组件构成的副加热层（43），在所述副加热层（43）上设置有至少一组铁丝卷，在所述每段副加热段上设置有用于添加铁丝卷的加铁丝卷门（44）；所述惰性气体烟道（31）包括烟囱外套（45）以及烟囱外套隔热毯（46），在所述惰性气体烟道（31）上设置有与冷却单元连接的烟囱烟道出口（47）。

5.根据权利要求4所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：在所述支撑座（28）内、主加热区（29）下方设置有热反射料粉收集器（48）。

6.根据权利要求5所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：在所述主加热炉外炉套（36）、副加热炉外炉套（41）以及烟囱外套（45）外表涂布有无机耐高温涂料层。

7.根据权利要求6所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：在所述每段副加热段上设置有炉温检测件（12），所述炉温检测件（12）与控制器（10）连接。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：所述冷却单元包括第一级冷却过滤器（13）和第二级冷却过滤器（14），所述惰性气体发生炉（11）的出口通过管道与第一级冷却过滤器（13）连通，所述第一级冷却过滤器（13）通过管道与第二级冷却过滤器（14）连通，所述第二级冷却过滤器（14）通过风机Ⅱ（16）与煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）连通。

9.根据权利要求8所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：所述第二级冷却过滤器（14）设置有温度传感器（15），所述温度传感器（15）与控制器（10）连接，在所述惰性气体发生炉（11）的出口与第一级冷却过滤器（13）连通的管道上设置有止回阀（23）。

10.根据权利要求9所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：在连通所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）进、出端的管道上分别设置有进、出口端安全阀（21、3）以及进、出口端球阀（22、2），所述煤矿采空区被保护的相对密闭空间（1）的进、出端分别通过进、出口端球阀（22、2）与对应的进、出口端的安全阀（21、3）连通，所述二位三通电控阀Ⅱ（17）通过单向阀（20）与进口端安全阀（21）连通，所述第一级冷却过滤器（13）通过管道与冷却器安全阀（19）连通。