CN207583424U - 一种深冷惰气制雪防灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于煤层火灾处理领域，具体涉及一种深冷惰气制雪防灭火装置。将固态CO₂颗粒分散在液氮中形成浆液，以液固二相形态输送，并注入高温区灭火；浆液输送到高温火区后，由于其压力、温度发生变化，液氮首先挥发，而干冰通常需要较长时间才能气化，使二氧化碳以“雪”的形式进入发火采空区，沉积在采空区煤体表面，可以暂时堵塞漏风通道，并降低温度与氧气浓度，从而实现快速灭火的功能。

Description

一种深冷惰气制雪防灭火装置

技术领域

本实用新型属于煤层火灾处理领域，具体涉及一种深冷惰气制雪防灭火装置。

背景技术

自燃是煤的固有属性，其引发的煤火灾害遍布世界各地。我国煤层自燃火灾十分严重，据统计有72.86％的煤矿存在煤自燃现象。国内过去对煤层火灾的处理，主要采用从井下向火区注浆、凝胶和三相泡沫或者注惰性气体等技术。但是对于煤层群开采顶部采空区火灾，采用注浆注水灭火时，灭火材料容易渗漏，凝胶灭火需要掌握具体火源位置，三相泡沫及惰性气体灭火的降温速度较慢，降温效果相对较差。

向固体松散体火区内灌注深冷惰气浆液，使其中二氧化碳以固态小颗粒形式附着在高温物体表面进行降温、降氧灭火技术在美国用于处理煤矿及矸石山自燃火灾，取得了良好的灭火效果。

实用新型内容

为了解决现有煤层灭火技术存在的灭火材料渗透、降温效果差及在灭火时需掌握具体火源的问题，本实用新型提供一种深冷惰气制雪防灭火装置，将固态CO₂颗粒分散在液氮中形成浆液，以液固二相形态输送，并注入高温区灭火，本实用新型使二氧化碳以“雪”的形式进入发火采空区，从而可以用雪片充填采空区空间，覆盖高温煤体，从而快速降温、降氧，实现快速高效防治采空区火灾的目的。

本实用新型的技术解决方案是提供一种实现上述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特殊之处在于：包括液氮储罐、液态二氧化碳储罐、第一管道、第二管道及第三管道；

上述液氮储罐与第一管道入口端连通；上述液态二氧化碳储罐与第二管道入口端连通；上述第一管道与第二管道的出口端均与第三管道的入口端连通，第二管道的出口端设置有二氧化碳分散装置，上述二氧化碳分散装置包括圆盘状挡板，上述挡板开设多个通孔，用于分散二氧化碳；上述第三管道的出口端安装有喷头。

优选地，上述第一管道及第二管道上均设有调节阀、温度计、流量计及压力表；上述第三管道设置有温度计。

优选地，本实用新型装置还包括混合管道，上述混合管道位于第一管道、第二管道及第三管道的连接处，将第一管道、第二管道及第三管道连通。该混合管道可以是一个三通，其三个端口分别与第一管道、第二管道及第三管道连通。

优选地，本实用新型装置还包括高压低温软管，上述高压低温软管位于第二管道的出口端，将第二管道与混合管道连通。

优选地，为了防止管道堵塞，上述高压低温软管出口端的管径小于入口端的管径，加大了液态二氧化碳的流速。

优选地，上述高压低温软管上设置有阀门。

优选地，上述喷头为梅花形喷头，上述混合管道为可视化管道。

优选地，上述液氮储罐为自带压力式液氮罐，不需要其他外界动力源。

优选地，上述第一管道、第二管道及第三管道均为不锈钢低温管道。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型将液氮与液态二氧化碳混合注入，液氮的降温速度快，惰化作用强，气化时吸热量大，可快速冷却采空区的温度；而液态二氧化碳气化时的体积膨胀倍数大，且能够很好的吸附于煤的氧化；本实用新型综合运用二者的优点，使其灭火效果更好；

2、本实用新型装置结构简单，便于移动，使用防爆性材料制作，具有防爆型，有利于矿井等有爆炸危险的环境中紧急灭火；

3、本实用新型还包括高压低温软管，便于连接，以便适应实际应用中空间复杂的问题，将液态二氧化碳导入第三管道内；

4、本实用新型装置中的混合管道为可视化管道，能够实时观察管道内部的流动状况，当管道堵塞时，能够及时的发现；

5、本实用新型在液态二氧化碳的出液口缩小管道半径，加大液体的流速，防止两种溶液堵塞管道；

6、在第二管道的出口端还设置二氧化碳分散装置，使二氧化碳以颗粒的方式悬浮于液氮中，使其不会堵塞管道；

7、本实用新型液氮储罐为自带压力式液氮罐，不需要其他的动力，整个装置更为简洁、方便；

8、本实用新型装置带有管道清洁系统，当管路堵塞时，可使用气化的氮气，通过自带的压力清洁管道清洁。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构示意图；

图2是二氧化碳分散装置示意图。

图中附图标记为：

1-液氮储罐，2-液态二氧化碳储罐，3-第一管道，4-第二管道，5-第三管道， 6a，6b-调节阀，7a，7b-流量计，8a，8b，8c-温度计，9a，9b-压力表，10-混合管道，11-喷头，12-高压低温软管，13-阀门。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型作用进一步的描述。

从图1可以看出，本实施例主要包括自带压力式液氮储罐1、液态二氧化碳储罐2及用于液氮及二氧化碳流通的管道，各管道均为不锈钢低温管道；

为了便于描述，将管道分为第一管道3、第二管道4及第三管道5，其中第一管道3与液氮储罐1连通，第二管道4与液态二氧化碳储罐2连通，第一管道3及第二管道4的出口端与第三管道5连通，在第三管道5的出口端设置有梅花形喷头11，第二管道4的出口端设置二氧化碳分散装置。

在该实施例中，还包括混合管道10及高压低温软管12，高压低温软管12 的入口端与第二管道4连通，出口端与混合管道10连通，高压低温软管12从入口端至出口端的管径逐渐减小；混合管道10类似于三通，三个端口分别与第一管道3、高压低温软管12及第三管道5连通。

第一管道3及第二管道4上均设有调节阀、流量计、温度计及压力表，在该实施例中，第一管道3上调节阀6a、流量计7a、温度计8a及压力表9a从入口端至出口端依次设置，第二管道4上调节阀6b、流量计7b、温度计8b及压力表9b从入口端至出口端依次设置，在高压低温软管12上还设置有阀门13，在第三管道5上还设置有温度计8c用于观测喷出浆液的温度。

该装置的工作原理是：

先打开调节阀6a，关闭阀门13，让液氮先通过不锈钢低温管道(第一管道 3及第三管道5)，使管道内部的温度降液氮的临界温度，当液态二氧化碳进入时使其以固体的形态喷出；

其次是打开阀门13，使用调节阀6b控制液态二氧化碳的流量，使其流量变小，防止堵塞管道；

最后通过梅花型喷头11将二氧化碳和氮气的混合物质以气液固三相的方式喷出，浆液输送到高温火区后，由于其压力、温度发生变化，液氮首先挥发，而干冰通常需要较长时间才能气化，干冰沉积在采空区煤体表面，可以暂时堵塞漏风通道，并降低温度与氧气浓度，从而实现快速灭火的的功能。

Claims (9)

1.一种深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：包括液氮储罐(1)、液态二氧化碳储罐(2)、第一管道(3)、第二管道(4)及第三管道(5)；

所述液氮储罐(1)与第一管道(3)入口端连通；所述液态二氧化碳储罐(2)与第二管道(4)入口端连通；所述第一管道(3)与第二管道(4)的出口端均与第三管道(5)的入口端连通，所述第三管道(5)的出口端安装有喷头(11)。

2.根据权利要求1所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述第一管道(3)及第二管道(4)上均设有调节阀、温度计、流量计及压力表；第二管道(4)的出口端设置有二氧化碳分散装置，所述二氧化碳分散装置包括圆盘状挡板，所述挡板开设多个通孔；所述第三管道(5)设置有温度计(8c)。

3.根据权利要求2所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：还包括混合管道(10)，所述混合管道(10)位于第一管道(3)、第二管道(4)及第三管道(5)的连接处，将第一管道(3)、第二管道(4)及第三管道(5)连通。

4.根据权利要求3所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：还包括高压低温软管(12)，所述高压低温软管(12)位于第二管道(4)的出口端，将第二管道(4)与混合管道(10)连通。

5.根据权利要求4所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述高压低温软管(12)出口端的管径小于入口端的管径。

6.根据权利要求5所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述高压低温软管(12)上设置有阀门(13)。

7.根据权利要求3-6任一所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述喷头(11)为梅花形喷头，所述混合管道(10)为可视化管道。

8.根据权利要求7所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述液氮储罐(1)为自带压力式液氮罐。

9.根据权利要求8所述的深冷惰气制雪防灭火装置，其特征在于：所述第一管道(3)、第二管道(4)及第三管道(5)均为不锈钢低温管道。