CN215427052U - 一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，包括低温液体储罐，所述低温液体储罐与进、回气管路及阀门、进、回液管路阀门、溢满管及阀门相连通，所述进、回气管路及阀门上的进、回气管路设置压力表及安全阀，所述低温液体储罐上连通有加压气管和加压液管，所述加压液管与设置在油浴箱上的不锈钢换热管相连通，不锈钢换热管的排气口通过加压气管相连。本实用新型提高了液态二氧化碳灭火效率。

Description

一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置

技术领域

本实用新型属于煤矿防灭火技术领域，特别涉及一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置。

背景技术

近些年，随着对深部中厚煤层的开采，为大幅度提高煤矿生产效率，综采放顶煤技术得到的推广和应用。因放顶煤技术限制，存在采空区冒落高度大、遗煤量多、漏风严重等弊端，导致煤自然发火事故频繁发生，当前已成为制约煤炭工业发展的主要因素之一，也是煤矿重大安全生产隐患之一。多年来，煤火灾害的防治手段发展主要围绕减氧和降温两个方面，在新灭火工艺领域内，液态二氧化碳灭火技术兼具减氧、降温、防爆等特性，在煤火灾害防治方面具有显著的成效，且已经在多个煤矿推广应用。当前市面上液态二氧化碳灭火工艺主要是凭借利用储罐内外压差将液态二氧化碳通过管路压入有煤自燃隐患的采空区内从而利用液态二氧化碳汽化吸热、惰化窒息对着火区域进行处理，但其主要存在以下几个弊端：

(1)现有的储罐释放液态二氧化碳时会内压力会不断降低，当压力小于0.9MPa时，液态二氧化碳会存在固化现象，导致堵塞管路无法继续工作；

(2)当压力过低时通常使用外接汽化器将液态二氧化碳汽化后释放至隐患区域，汽化后的二氧化碳灭火效果远低于液态二氧化碳，且外接汽化器体积庞大不方便安装；

(2)罐内压压力变化不稳定，易导致脉冲式出液，影响输液状态的稳定性；

(3)罐体内部无监测装置，无法准确判断液态二氧化碳释放情况；

(4)罐体无安全保护报警装置，若二氧化碳泄露会影响人生命安全。

发明内容

为了克服以上技术问题，本实用新型的目的在于提供一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，提高了液态二氧化碳灭火效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，包括低温液体储罐10，所述低温液体储罐10与进、回气管路及阀门13、进、回液管路阀门14、溢满管及阀门11相连通，所述进、回气管路及阀门13上的进、回气管路设置压力表及安全阀12，所述低温液体储罐10上连通有加压气管5和加压液管15，所述加压液管15与设置在油浴箱20上的不锈钢换热管18相连通，不锈钢换热管18的排气口通过加压气管5相连。

所述油浴箱20内部设置有陶瓷加热片17。

所述低温液体储罐10外侧设置有隔热层8。

所述加压气管5上设置有电磁阀a4，所述加压液管15上设置有电磁阀b16。

所述油浴箱20上连接有二氧化碳继电器19，二氧化碳继电器19与控制柜21相连，所述控制柜21上设置有蜂鸣器1，所述控制柜21上设置有电源2，电源2通过连接线3连接压力继电器6，压力继电器6与红外液位继电器7设置在低温液体储罐10上。

一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置的使用方法，包括以下步骤；

使用时，装置在井上通过液态二氧化碳罐车灌注满液态二氧化碳；将其用叉车放置井下无轨胶轮车货箱内，随无轨胶轮车到达二氧化碳释放地点；

通过高压胶管23和变径连接储罐回液口与井下防灭火注氮管路；通过导线将井下127v电源2与恒压安全监测控制装置连接，手动开启装置开关，装置进入自动待机状态；

打开储罐出液口阀门，液态二氧化碳依次通过出液口、高压胶管、注氮管到达指定灭火的地点；储罐内压由于液态二氧化碳释放下降，当压力下降至1.6Mpa时，压力继电器6启动，开启电磁阀a4、电磁阀b16；油浴汽化装置开启，液态二氧化碳依次通过加压液管15、电磁阀b16、进液口进入油浴升温后不锈钢换热管18，汽化膨胀增压后依次通过排气口、电磁阀a4、加压气管5返回低温液体储罐10内部从而增加低温液体储罐10内部压力；当压力到达2.1MPa时，压力继电器6断开油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16；即关闭油浴汽化装置，直至下次压力下降至1.6Mpa时重新启动。

所述上述步骤为工作循环，完成若干循环工作后，红外液位继电器7监测液面低于5％灌深位置时，永久断开(需人工方可重启)油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，且打开控制柜21内的扬声器提醒工作人员液态二氧化碳已用尽，整个工作到此结束。

二氧化碳继电器19负责检测工作过程中是否存在二氧化碳泄露，当检测到空气中二氧化碳浓度达到5％以上时，永久断开(需人工方可重启)油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，且打开控制柜21内的蜂鸣器1提醒工作人员二氧化碳泄露，通知人员及时撤离。

本实用新型的有益效果。

(1)解决了现有的储罐因释放液态二氧化碳时会内压力降低导致的液态二氧化碳固化问题，提高了液态二氧化碳灭火效率。

(2)引入了二氧化碳实时安全监测报警功能，保证了工作人员的生命安全；

(3)引入了液面和压力实时监测控制功能，提升加压过程恒压输送状态的安全性。

附图说明：

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型流程示意图。

附图说明：

1.蜂鸣器；2.电源；3.连接线；4.电磁阀a；5.加压气管(排气管)；6.压力继电器；7.红外液位继电器(低液位自断)；8.隔热层；9.防撞外壳；10.低温液体储罐；11.溢满管及阀门；12.压力表及安全阀；13.进、回气管路及阀门；14.进、回液管路阀门；15.加压液管(进液管)；16.电磁阀b；17.陶瓷加热片；18.不锈钢换热管；19.二氧化碳继电器；20.油浴箱；21.控制柜；22矿用恒压液态二氧化碳防灭火装置；23高压胶管；24井下电源；25注氮管路

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示：

1.专用液态二氧化碳储罐

包括：加压气管5、隔热层8、防撞外壳9、低温液体储罐10、溢满管及阀门11、压力表及安全阀12、进、回气管路及阀门13、进、回液管路阀门14、加压液管15。

主体与一般液态二氧化碳储罐相同，由低温液体储罐10构成，进、回气管路及阀门13、进、回液管路阀门14、溢满管及阀门11与低温液体储罐10直接相连通，进(回)气阀门、压力表、安全阀与进(回)气管路直接相连，进(回)液阀门与进(回)液管路直接相连，溢满阀门与溢满管直接相连。不同的是罐体增设加压气管5和加压液管15与低温液体储罐10直接相连通，具体细节见图1。

2.恒压安全监测控制装置

包括：蜂鸣器1、电源2、连接线3、电磁阀a4、加压气管(排气管)5、压力继电器6、红外液位继电器7、加压液管(进液管)15、电磁阀b16、陶瓷加热片17、不锈钢换热管18、二氧化碳继电器19、油浴箱20、控制柜21。

为保证储罐内将压力范围控制在一定区间，需通过汽化一小部分液态二氧化碳维持内部压力，即在内部设置一个小型汽化装置，为缩小汽化装置体积增大换热效率，本方案采用汽化效率较高的油浴方式进行。

油浴汽化装置内包括油浴箱20、不锈钢换热管18、陶瓷加热片17、连接导线、介质为甲基硅油。工作时，陶瓷加热片17通电加热甲基硅油，利用热传导与不锈钢换热管18内的液态二氧化碳进行换热码加速汽化进度。开启时，液态二氧化碳通过进液口进入油浴升温后不锈钢换热管18，汽化膨胀增压后通过排气口排出。

压力继电器6负责调节储罐内部压力情况，当压力高于2.1MPa时会断开油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，即关闭油浴汽化装置；当压力低于1.6MPa时会打开油浴加热回路并打开电磁阀a4、电磁阀b16，即打开油浴汽化装置。

红外液位继电器7负责监控液态二氧化碳液面，确保液态二氧化碳低于5％灌深位置时，永久断开(需人工方可重启)油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，且打开控制柜21内的扬声器提醒工作人员液态二氧化碳已用尽。

二氧化碳继电器19负责检测工作过程中是否存在二氧化碳泄露，当检测到空气中二氧化碳浓度达到5％以上时，永久断开(需人工方可重启)油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，且打开控制柜21内的蜂鸣器1提醒工作人员二氧化碳泄露，通知人员及时撤离。

3.矿用恒压液态二氧化碳灭火装置灭火方法：

由专用液态二氧化碳储罐和恒压安全监测控制装置构成。

1.使用时，装置在井上通过液态二氧化碳罐车灌注满液态二氧化碳；

2.将其用叉车放置井下无轨胶轮车货箱内，随无轨胶轮车到达二氧化碳释放地点；

3.通过高压胶管和变径连接储罐回液口与井下防灭火注氮管路；通过导线将井下127v电源2与恒压安全监测控制装置连接，手动开启装置开关，装置进入自动待机状态；

4.打开储罐出液口阀门，液态二氧化碳依次通过出液口、高压胶管、注氮管到达指定灭火的地点；储罐内压由于液态二氧化碳释放下降，当压力下降至1.6Mpa时，压力继电器6启动，电磁阀a4、电磁阀b16启动、油浴汽化装置开启，液态二氧化碳依次通过加压液管、电磁阀b16、进液口进入油浴升温后不锈钢换热管18，汽化膨胀增压后依次通过排气口、电磁阀a4、加压气管返回储罐内部从而增加储罐内部压力；当压力到达2.1MPa时，压力继电器6断开油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、电磁阀b16，即关闭油浴汽化装置，直至下次压力下降至1.6Mpa时重新启动；

以上描述为一个工作循环，完成若干循环工作后，红外液位继电器7监测液面低于5％灌深位置时，永久断开(需人工方可重启)油浴箱20加热回路并闭合电磁阀a4、b，且打开控制柜21内的扬声器提醒工作人员液态二氧化碳已用尽，整个工作到此结束。

表1为单罐二氧化碳单次压注过程中的压力变化及传感器报警情况，由上表可见，液态二氧化碳压注过程中，从开始到结束压力变化在1.98-2.1Mp之间，恒压效果良好，恒压工作效率随着油浴温度升高而增大。

表2为某矿异常工作面注液态二氧化碳时密闭墙内气体成分变化，由上表可见，液态二氧化碳压注过程中，氧气浓度迅速下降，二氧化碳浓度迅速升高，对着火区域抑燃效果明显。

Claims (5)

1.一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，其特征在于，包括低温液体储罐(10)，所述低温液体储罐(10)与进、回气管路及阀门(13)、进、回液管路阀门(14)、溢满管及阀门(11)相连通，所述进、回气管路及阀门(13)上的进、回气管路设置压力表及安全阀(12)，所述低温液体储罐(10)上连通有加压气管(5)和加压液管(15)，所述加压液管(15)与设置在油浴箱(20)上的不锈钢换热管(18)相连通，不锈钢换热管(18)的排气口通过加压气管(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，其特征在于，所述油浴箱(20)内部设置有陶瓷加热片(17)。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，其特征在于，所述低温液体储罐(10)外侧设置有隔热层(8)。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，其特征在于，所述加压气管(5)上设置有电磁阀a(4)，所述加压液管(15)上设置有电磁阀b(16)。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿用自供压液态二氧化碳灭火装置，其特征在于，所述油浴箱(20)上连接有二氧化碳继电器(19)，二氧化碳继电器(19)与控制柜(21)相连，所述控制柜(21)上设置有蜂鸣器(1)，所述控制柜(21)上设置有电源(2)，电源(2)通过连接线(3)连接压力继电器(6)，压力继电器(6)与红外液位继电器(7)设置在低温液体储罐(10)上。

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