DE2614611B2 - Anlage zur Erzeugung inerter Gase zur Bekämpfung von Bränden in Bergwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung inerter Gase au^f der Basis eines Luftstrahltriebwerks zur Bekämpfung von Bränden in Bergwerken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt ist ein Generator inerter Gase, der ein Luftstrahltriebwerk, einen Saugstrahlkanal, eine Nachbrennkammer sowie ein Brennstoff- und Wasserzufuhrsystem enthält.

Das Feuerlöschen mit einem derartigen Generator erfolgt durch einen befeuchteten Gasstrom bei vermindertem (bis zu 7%) Sauerstoffgehalt. Die Verminderung des Sauerstoffgehalts wird durch Verbrennung einer zusätzlichen Brennstoffmenge mit nachfolgender Befeuchtung des Gasstromes erreicht. Bei der Zufuhr des befeuchteten Gasstroms an den Abbauort werden jedoch die Wasserdämpfe kondensiert, und der Sauerstoffgehalt im Gasstrom steigt bis auf 12% an. Ein Gasstrom mit einem derartig hohen Sauerstoffgehalt kann zum Feuerlöschen und zur Verhütung von Explosionen des Methan-Luft-Gemisches in Gruben nicht verwendet werden.

Aus der GB-PS 10 62 771 ist ferner eine Vorrichtung zur Er?eugung eines flammenlöschenden Schaumes beschrieben, die ebenfalls auf der Verwendung eines Luftstrahltriebwerks beruht. Damit an einem Gitter, durch das die aus dem Luftstrahltriebwerk austretenden Gase hindurchtreten, eine effektive Schaumbiloung erfolgt, sollen diese Auspuffgase eine möglichst geringe Geschwindigkeit autweisen. Bei einer speziellen Atisführungsform wird die Schaumbildung dadurch erreicht, daß die Auspuffgase durch einen Ringspalt zusätzliche Luft ansaugen, die dabei an einem Gitter den Löschschaum bildet. Auch in diesem Falle darf die Strömungsgeschwindigkeit der Gase nicht allzuhoch sein, damit eine effektive Schaumbildung gewährleistet ist. Als Nachteil der letzten Ausführungsform ist neben der langsamen Geschwindigkeit der austretenden Gase, die beim Arbeiten unter Tage nicht ausreicht, um den Streckengegendruck in effektiver Weise zu überwinden, die Anreicherung von Sauerstoff in den austretenden Gasen anzusehen.

Auch in der DE-OS 17 59 749 wird in sehr allgemeiner Weise ein Verfahren zur Brandlöschung beschrieben, bei dem als »Schnelldampferzeuger« ein Strahltriebwerk sowie technische Mittel für die Zufuhr löschender Zusätze, wie z. B. Stickstoff, Kohlendioxid, Schaum oder Pulver, in einen Diffusor vorgesehen sind. Der DE-OS 17 59 749 können aber keine Hinweise entnommen werden, wie die in beengten Verhältnissen unter Tage auftretenden Probleme hinsichtlich der Überwindung des Streckengegendrucks und dessen die Arbeit eines Luftstrahltriebwerks beeinträchtigenden Schwankungen gelöst werden können.

Aus der SU-PS 3 15 761 ist ferner eine Anlage bzw. ein Generator zur Erzeugung inerter Gase zur Bekämpfung von Bränden in Bergwerken bekannt, welche ein Luftstrahltriebwerk, einen Saugstrahlkanal, eine Nachbrennkammer und Brennstoff und Wasserzufuhrsysteme enthält, bei der zur Verbesserung der Effektivität der Verbrennung in der Nachbrennkammer diese mit einem kegelförmigen Gitterrost versehen ist, so daß die austretenden Gase nur minimale Anteile an Sauerstoff enthalten. Allerdings ist das Di uckgefälle dieses Generators relativ gering, so daß der beim Druckfördern des erzeugten Dampf-Gas-Gemisches in die Strecke eines Bergwerks entstehende hydraulische und Wärmewiderstand der Druckkraft des Generators entgegenwirkt und seine Leistung herabsetzt.

Außerdem ermöglicht es das geringe Druckgefälle bei diesem Generator nicht, den Strom des Dampf-Gas-Gemisches dazu zu verwenden, inerte Gase von hoher Dichte, wie halogenierte Kohlenwasserstoffe, über eine relativ große Entfernung an den Brandherd zu fördern. Ferner dringt bei diesem Generator auch wie bei allen bisher üblichen derartigen Löschvorrichtungen der Streckengegendruck in die Löschvorrichtung ein und stört dort die Erzeugung der Gas-Dampf-Mischung, was wiederum dazu führt, daß das eingestellte Verbrennungsverhäitnis im Brenner gestört wird und die Verbrennungsgase entweder zu große Anteile an Sauerstoff oder an toxischen Produkten einer unvollständigen Verbrennung enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Erzeugung einer inerten Gas-Dampf-Mischung zur Bekämpfung von Bränden in Bergwerken zu schaffen, bei der besonders die Probleme gelöst werden, die mit dem bei Löschvorgängen unter Tage zu überwindenden thermischen und hydraulischen Gegendruck seitens der Abbaustrecke bzw. den Schwankungen dieses Gegendrucks verbunden sind, so daß der Vorgang der Erzeugung der gewünschten Gasmischung in der Anlage Mabil und von dem Außenmedium unabhängig abläuft und der von der Anlage erzeugte Gasstrom so stark ist, daß er durch die Strecke hindurch bis an den Brandherd vordringt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch Anordnung eines eine Unterdruckkammer bildenden Gehäuses um den Bereich zwischen dem Diffusor und der in einem Abstand von dicsjin angeordneten Naclibrennkammer wird dort infolge der Siröiming der aus der Düse austretenden Gase ein starker Unterdruck erzeugt, der bewirkt, daß der

Gasstrom derart beschleunigt wird, daß er kritische Verhältnisse erreicht.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn in der Unterdruckkammer ein Kollektor mit einem Ringspalt zur Zufuhr von inertem Gas unter hohem Druck in den S;rom der Verbrennungsprodukte angeordnet ist. Dadurch wird der Anteil inerter Gase im Gasstrom sowie der Druck und die Dichte des Gasstroms weiter in vorteilhafter Weise erhöht und die Löschleistung der Anlage wird zusätzlich gesteigert :■:,

Es ist für eine weitere Steigerung der Löschleistung außerdem auch noch vorteilhaft, wenn im Diffusor ein Rohransatz für die Zufuhr von halogenierten Kohlenwasserstoffen in den Strom der Verbrennungsprodukte angeordnet ist. ;

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf eine die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Anlage im Längsschnitt zeigenden Zeichnung näher erläutert.

Die Anlage besteht aus einem LuftstrahltrieDwerk 1, einem Saugstrahlkanal 2, einer Nachbrennkammer 3, an deren Eingang ein Gitterrost und an deren Ausgang eine Unterdruckkammer 4 mit einem Diffusor 5 angeordnet ist, ferner aus einem Brennstoffzufuhrsystem 6 und einem Wasserzuleitungssystem 7.

In der Unterdruckkammer 4 ist ein Kollektor 8 mit einem Ringspalt und im Diffusor 5 ein Rohransatz 9 für die Zufuhr von halogenierten Kohlenwassersu ffen angeordnet.

Die Anlage arbeitet wie folgt. Die Auspuffgase des «■ Luftstrahltriebwerks 1 werden in den Saugstrahlkanal 2 hineingeschleudert, wobei sie Außenluft ansaugen und sich mit ihr vermischen. Dabei entsteht ein Gas-Luft-Gemisch, in welches mit Hilfe des Brennstoffzufuhrsystems 6 flüssiger Brennstoff, z. B. Petroleum, zugeführt ■■ wird.

Der Brennstoff wird im Gas-Luft-Gemisch verdampft, vermischt sich mit ihm und gelangt in die Nachbrennkammer 3. In der Nachbrennkammer 3 verbrennt das Brennstoff-Luft-Gemisch und es entsteht m ein inertes Gas mit einerr geringen Sauerstoffgehalt.

Die Verbrennungsprodukt gelangen durch die sich verjüngende Überdruckdüse der Nachbrennkammer 3 in den Diffusor 5, in welchen durch den Kollektor 8 mit dem Ringspalt ein Strahl eines komprimierten inerten Gases, z. B. Stickstoff, zugeführt wird.

Dank der Saugwirkung des Strahls der Verbrennungsprodukte und des Strahls des inerten Gases bildet sich in der Unterdruckkammer 4, die den Zutritt von Außenluft in den Strom der Verbrennungsprodukte behindert, ein Bereich sehr niedrigen Drucks. Infolge des Druckabfalls des Gases, in das das Ausströmen aus der Nachbrennkammer 3 erfolgt, steigt die Geschwindigkeit des Gasstroms sowie der Luftverbrauch durch die Anlage. Dabei stellt sich im Austrittsquerschnitt der Düse der Nachbrennkammer 3 ein stabiler kritischer Strömungsverlauf des Gases ein.

Bei den am Eingang der Nachbrennkammer 3 herrschenden Gasdrücken (1,15 bis 1,2 des atmosphärischen Drucks) kann nur die Verwendung der Unterdruckkammer 4 einen kritischen StrömungsverlaL'f in der Düse der Nüchbrennkammer 3 gewährleisten. Bei diesem Strömungsverlauf übt der äußere Gegendruck des auszufüllenden Raumes am Abbauort, in welchen das Einpressen des Dampf-Gas-Gemisches erfolgt, keinen Einfluß auf die Arbeit des Gebläses und die Verbrennungsprozesse des Kraftstoffs aus und kann folglich die Verbrauch:;- und Druckwerte des Generators nicht herabsetzen.

Eine derartige Arbeitsweise des Generators kann man in einem weiten Gegendruckbereich (0 bis 700 kp/m²) durch entsprechende Verbrauchsregelung (von 0,5 bis l.OmVsek) des Saugstrahls des inerten Gases, welches aus dem Kollektor 8 in den Diffusor 5 gelangt, aufrechterhalten. Gleichzeitig wird aus dem Rohransatz 9 in den Diffusor 5 ein Gas aus halogenierten Kohlenwasserstoffen zugeführt, welches durch die kinetische Energie des Strahls der inerten Gase zum Brandherd transporter! wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anlage zur Erzeugung inerter Gase auf der Basis eines Luftstrahltriebwerks zur Bekämpfung von Bränden in Bergwerken, die am Ausgang des Luftstrahltriebwerks hintereinander angeordnet einen Saugstrahlkanal, eine Nachbrennkammer. Systeme zur Brennstoffzufuhr in das Luftstrahltriebwerk und in die Nachbrennkammer sowie ein Wasserzuleitungssystem zum Kühlen der Nachbrennkammer und zur Zufuhr von Wasser in den Strom der Verbrennungsprodukte enthält, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang der Nachbrennkammer (3) in einem Abstand von ihr ein Diffusor (S) angeordnet und der Raum um den Bereich zwischen dem Diffusor (5) und der Nachbrennkammer (3) in einem eine Unterdruckkammer (4) bildenden Gehäuse eingeschlossen ist

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterdruckkammer (4) ein Kollektor

(8) mit einem Ringspalt zur Zufuhr von inertem Gas unter hohem Druck in den Strom der Verbrennungsprodukte angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Diffusor (5) ein Rohransatz

(9) für die Zufuhr von halogenierten Kohlenwasserstoffen in den Strom der Verbrennungsprodukte angeordnet ist.