RU2197620C1 - Method of inert medium formation in mine workings - Google Patents

Method of inert medium formation in mine workings Download PDF

Info

Publication number
RU2197620C1
RU2197620C1 RU2001112195A RU2001112195A RU2197620C1 RU 2197620 C1 RU2197620 C1 RU 2197620C1 RU 2001112195 A RU2001112195 A RU 2001112195A RU 2001112195 A RU2001112195 A RU 2001112195A RU 2197620 C1 RU2197620 C1 RU 2197620C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vapor
mine
mine workings
liquid
gas
Prior art date
Application number
RU2001112195A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Е. Чуприков
В.В. Мячин
В.Б. Попов
В.А. Лапин
Н.Ю. Иванова
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Новокузнецкий отдельный военизированный горноспасательный отряд Кузбасса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела, Новокузнецкий отдельный военизированный горноспасательный отряд Кузбасса filed Critical Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский институт горноспасательного дела
Priority to RU2001112195A priority Critical patent/RU2197620C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2197620C1 publication Critical patent/RU2197620C1/en

Links

Landscapes

  • Cyclones (AREA)

Abstract

FIELD: fire fighting, making insert and cleaning of atmospheric in blind gassy and dusty mine workings. SUBSTANCE: method includes preliminarily conversion of cryogenic fluid in heat exchanger into vapor-liquid state. Then one part of mixture is evaporated in evaporator and supplied in the form of gas to special labyrinth of cyclone swirler to swirl it, and aerosol of its other vapor-liquid part is injected from header to swirling mass. At the same time, cooled water is dispersed into finely divided vapor-drop mist with the help of gas flow from pipe and capillary-perforated head. Formed finely divided suspension is introduced into zone of low pressure of swirl flow where suspended particles are instantly frozen to form snow crystals. EFFECT: increased labor safety in mine workings, reduced material and labor expenditures in performance of mine rescue operations. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для тушения подземных пожаров и инертизации шахтных тупиковых выработок, опасных по газу и пыли. The invention relates to mining and can be used to extinguish underground fires and inertize mine deadlock workings, dangerous for gas and dust.

Известен способ получения инертной пены для тушения пожара, включающий введение жидкого азота в пенообразующий раствор совместно с огнетушащим порошком и распределением порошка в центральной части струи жидкого азота (авт. свид. СССР 1180005, кл. А 62 С 1/12, 1984). A known method of producing an inert foam for extinguishing a fire, comprising introducing liquid nitrogen into a foaming solution together with a fire extinguishing powder and distributing the powder in the central part of the liquid nitrogen stream (ed. Certificate USSR 1180005, class A 62 C 1/12, 1984).

Недостаток способа связан с большими экономическими затратами, особенно в условиях, когда нет необходимости использовать дорогостоящий порошок. The disadvantage of this method is associated with high economic costs, especially in conditions where there is no need to use expensive powder.

Известен также способ создания инертной среды в горных выработках, включающий предварительное охлаждение призабойного пространства горной выработки подачей в него криогенной жидкости и последующее распыление в призабойном пространстве воды для образования снежного массива (патент РФ 2001284, кл. Е 21 Р 5/00, 1991). There is also a method of creating an inert environment in mine workings, including preliminary cooling of the bottomhole space of the mine by feeding cryogenic liquid into it and subsequent spraying of water in the bottomhole space to form a snow mass (RF patent 2001284, class E 21 P 5/00, 1991).

Недостаток способа - низкая эффективность снегообразования. Это связано с тем, что такой способ - вначале охлаждение призабойного пространства, а затем распыление в него воды, не обеспечивает из-за высокой теплоемкости воды скоростного замораживания взвешенных капель. В этом случае основная масса диспергированной воды во взвешенном состоянии замерзает в ледяной град без образования снежных кристаллов. Град, падая на почву горной выработки в местах распыления воды, смерзается в наледь, которая за счет менее развитой поверхности по сравнению со снежной массой много хуже адсорбирует и связывает взрывоопасные газопылевые частицы, содержащиеся в атмосфере горной выработки. Все это и приводит к резвому снижению эффективности инертизации. The disadvantage of this method is the low efficiency of snow formation. This is due to the fact that such a method - first, cooling the bottom-hole space, and then spraying water into it, does not provide for the rapid freezing of suspended drops due to the high heat capacity of the water. In this case, the bulk of the dispersed water in suspension is frozen into an ice hail without the formation of snow crystals. The city, falling on the soil of a mine in places where water is sprayed, freezes into ice, which, due to its less developed surface compared to the snow mass, adsorb and bind explosive dust and gas particles contained in the atmosphere of a mine much worse. All this leads to a rapid decrease in the efficiency of inertization.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности инертизации атмосферы призабойного пространства тупиковой выработки. The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability of the inertization of the atmosphere of the bottomhole space of a dead end mine.

Сущность способа создания инертной среды в горных выработках, опасных по газу и пыли, включающего образование в призабойном пространстве снежного массива подачей в призабойное пространство криогенной жидкости и диспергированной воды, состоит в том, что перед подачей в призабойное пространство криогенную жидкость переводят в парожидкостное аэрозольное состояние и раскручивают в вихревом циклоне с образованием по его центру зоны пониженного давления, в которую подают диспергированную воду для приведения ее в состояние парокапельного тумана. При этом в качестве криогенной жидкости используют жидкий азот. The essence of the method of creating an inert atmosphere in mine workings hazardous for gas and dust, including the formation of a snow mass in the bottomhole space by feeding cryogenic liquid and dispersed water into the bottomhole space, is that before feeding into the bottomhole space a cryogenic liquid is transferred to a vapor-liquid aerosol state and untwist in a vortex cyclone with the formation at its center of the zone of reduced pressure, which serves dispersed water to bring it into a state of vapor-droplet fog. In this case, liquid nitrogen is used as a cryogenic liquid.

Использование предлагаемого способа даст возможность получить большую массу снежных кристаллов. Внедряясь в атмосферу горной выработки, они постепенно оседают, адсорбируя и собирая на свою поверхность угольную пыль и молекулы метана. Это приводит к очищению и инертизации воздушной среды призабойного пространства и быстрому снижению опасности ее возгорания и взрыва. Using the proposed method will make it possible to obtain a large mass of snow crystals. Introducing into the atmosphere of mining, they gradually settle, adsorbing and collecting coal dust and methane molecules on their surface. This leads to the purification and inertization of the air environment of the bottomhole space and a quick reduction in the risk of fire and explosion.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа. The drawing shows a schematic diagram of a device for implementing the proposed method.

Устройство содержит резервуар 1, например, типа РЦВ-0,5/1,6 для транспортирования и хранения криогенной жидкости, преимущественно жидкого азота, регулирующий вентиль 2, теплообменник 3 для перевода криогенной жидкости в парожидкостное состояние, запорные вентили 4 и 5 и водяной испаритель 6. В герметичный корпус 7 испарителя 6 подается вода через задвижку 8 из магистрального водопровода 9. Основной частью устройства является циклонный завихритель 10, который содержит кольцевые коллекторы 11 и 12 с тангенциально расположенными и ориентированными в одну сторону форсунками 13. Внутри широкой цилиндрической части циклонного завихрителя 10 размещен спиральный лабиринт 14, а на его центральной оси расположена водоводная трубка 15 с капиллярно-перфорированным наконечником 16. При этом трубка 15 размещена коаксиально внутри заглушенной с наружного торца трубы 17. The device comprises a tank 1, for example, of the type RCV-0.5 / 1.6 for transporting and storing cryogenic liquid, mainly liquid nitrogen, a control valve 2, a heat exchanger 3 for converting the cryogenic liquid into a vapor-liquid state, shut-off valves 4 and 5 and a water evaporator 6. Water is supplied to the sealed housing 7 of the evaporator 6 through the valve 8 from the main water supply 9. The main part of the device is a cyclone swirler 10, which contains ring collectors 11 and 12 with tangentially located and oriented in one side by nozzles 13. Inside the wide cylindrical part of the cyclone swirler 10, a spiral labyrinth 14 is placed, and on its central axis there is a water pipe 15 with a capillary-perforated tip 16. In this case, the pipe 15 is placed coaxially inside the pipe 17 which is muffled from the outer end.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

Жидкий азот из резервуара 1 подают в теплообменник 3. При этом посредством регулирующего вентиля 2 устанавливают необходимый расход жидкого азота. В теплообменнике 3 за счет теплообмена с воздушной средой происходит нагрев жидкого азота до температуры - 100-150oС и его частичное испарение с переходом в парожидкостное состояние. Далее парожидкостный поток азота разделяется. Одна его часть поступает в испаритель 6, а другая через вентиль 5 подается в кольцевой коллектор 12. В испарителе 6 за счет тепла воды, которая подается в корпус 7 через задвижку 8 из магистрального водопровода 9, жидкий азот полностью испаряется и переходит в газообразное состояние, а вода охлаждается. На выходе из испарителя 6 холодный газ азота направляется в кольцевой коллектор 11 и под давлением через тангенциально расположенные форсунки 13 с большой скоростью втекает в каналы спирального лабиринта 14, где раскручивается в вихревой поток, одновременно смещаясь по спиралям лабиринта 14 на выход из циклонного завихрителя 10. Одновременно из коллектора 12 в раскрученный газовый поток азота вспрыскивается в виде аэрозоли парожидкостная смесь азота. В зауженной части корпуса циклонного завихрителя 10 образовавшаяся газопарожидкостная смесь приобретает еще большую кинетическую энергию вихревого вращения.Liquid nitrogen from the tank 1 is fed into the heat exchanger 3. In this case, by means of the control valve 2, the required flow rate of liquid nitrogen is established. In the heat exchanger 3 due to heat exchange with the air, the liquid nitrogen is heated to a temperature of 100-150 o C and its partial evaporation with the transition to the vapor-liquid state. Next, the vapor-liquid nitrogen stream is separated. One part of it enters the evaporator 6, and the other through the valve 5 is fed into the annular collector 12. In the evaporator 6, due to the heat of water, which is supplied to the housing 7 through the valve 8 from the main water supply 9, liquid nitrogen completely evaporates and passes into a gaseous state, and the water cools. At the outlet of the evaporator 6, cold nitrogen gas is directed to the annular collector 11 and flows through the tangentially located nozzles 13 under pressure into the channels of the spiral labyrinth 14, where it is unwound into a vortex stream, while shifting along the labyrinth spirals 14 to exit the cyclone swirler 10. At the same time, a vapor-liquid mixture of nitrogen is sprayed as an aerosol from the collector 12 into an untwisted nitrogen gas stream. In the narrowed part of the cyclone swirler body 10, the resulting gas-vapor mixture acquires even greater kinetic energy of vortex rotation.

При этом за счет центробежных сил в центральной части вихря образуется зона с пониженным давлением (зона разрежения), что приводит в более интенсивному испарению здесь капель жидкого азота и резкому снижению температуры центральной части вихря. В зону разрежения введен конец трубы 17, в которую через отводную трубу с вентилем 4 подается под давлением газообразный азот. В центре трубы 17 коаксиально ей размещена водоводная трубка 15. В нее из корпуса 7 поступает охлажденная вода, которая через капиллярно-перфорированный наконечник 16 распыляется в концевую часть трубы 17. Здесь образующаяся тонкодисперсная взвесь воды подхватывается газовым потоком, существующим в трубе 17, дробится им до мельчайших капелек и выносится в центральную разреженную и наиболее холодную часть вихревого потока. На выходе из трубы 17 водогазовый поток за счет адиабатного расширения еще больше охлаждается. При этом взвешенные тонкодисперсные частицы воды в зоне пониженного давления переходят в состояние парокапельного тумана и мгновенно замерзают с образованием кристаллов льда в виде снежинок. Образующийся снег выбрасывается из циклонного завихрителя 10 общим парогазовым потоком азота в воздушную среду горной выработки. Образующаяся масса снежных кристаллов за счет хорошо развитой поверхности улавливает и связывает взвешенную угольную пыль и адсорбирует молекулы метана, переводя его в связанное кристаллогидратное состояние. Выпадая на почву горной выработки, снежная масса хорошо очищает атмосферу от взрывоопасных газопылевых частиц и может быть убрана из призабойного пространства обычными механическими средствами. In this case, due to centrifugal forces, a zone with a reduced pressure (rarefaction zone) is formed in the central part of the vortex, which leads to a more intensive evaporation of drops of liquid nitrogen and a sharp decrease in the temperature of the central part of the vortex. The end of the pipe 17 is introduced into the rarefaction zone, into which gaseous nitrogen is supplied under pressure through a branch pipe with a valve 4. In the center of the pipe 17, a water pipe 15 is coaxially placed therein. Chilled water enters from the casing 7, which is sprayed through the capillary-perforated tip 16 into the end of the pipe 17. Here the fine-dispersed suspension of water is picked up by the gas stream existing in the pipe 17, crushed by it to the smallest droplets and is carried out into the central rarefied and coldest part of the vortex flow. At the outlet of the pipe 17, the water-gas stream is cooled even more due to adiabatic expansion. In this case, the suspended fine particles of water in the zone of reduced pressure turn into a state of droplet fog and instantly freeze with the formation of ice crystals in the form of snowflakes. The resulting snow is ejected from the cyclone swirler 10 by a common gas-vapor flow of nitrogen into the air of a mine. The resulting mass of snow crystals, due to a well-developed surface, captures and binds suspended coal dust and adsorbs methane molecules, converting it to a bound crystalline hydrate state. Falling out onto the soil of a mine, the snow mass cleans the atmosphere of explosive dust and gas particles well and can be removed from the bottom hole by conventional mechanical means.

Предложенное техническое решение позволяет повысить безопасность труда в горных выработках, отличающихся большим выходом газа и пыли, и снизить материальные и трудовые затраты на производство горноспасательных работ. The proposed technical solution allows to increase labor safety in mining, characterized by a large output of gas and dust, and to reduce material and labor costs for mining operations.

Claims (2)

1. Способ создания инертной среды в горных выработках, опасных по газу и пыли, включающий образование в призабойном пространстве снежного массива путем подачи в призабойное пространство криогенной жидкости и диспергированной воды, отличающийся тем, что перед подачей в призабойное пространство криогенную жидкость переводят в парожидкостное аэрозольное состояние и раскручивают в вихревом циклоне с образованием по его центру зоны пониженного давления, в которую подают диспергированную воду для приведения ее в состояние парокапельного тумана. 1. A method of creating an inert atmosphere in mine workings hazardous for gas and dust, including the formation of a snow mass in the bottomhole space by feeding cryogenic liquid and dispersed water into the bottomhole space, characterized in that before feeding into the bottomhole space, the cryogenic liquid is transferred to a vapor-liquid aerosol state and untwist in a vortex cyclone with the formation at its center of the zone of reduced pressure, which serves dispersed water to bring it into a state of vapor-droplet umana. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве криогенной жидкости используют жидкий азот. 2. The method according to p. 1, characterized in that liquid nitrogen is used as a cryogenic liquid.
RU2001112195A 2001-05-03 2001-05-03 Method of inert medium formation in mine workings RU2197620C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001112195A RU2197620C1 (en) 2001-05-03 2001-05-03 Method of inert medium formation in mine workings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001112195A RU2197620C1 (en) 2001-05-03 2001-05-03 Method of inert medium formation in mine workings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2197620C1 true RU2197620C1 (en) 2003-01-27

Family

ID=20249283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001112195A RU2197620C1 (en) 2001-05-03 2001-05-03 Method of inert medium formation in mine workings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2197620C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565700C2 (en) * 2008-11-12 2015-10-20 Ооо Нпц "Экоресурсы" System of dust and gas suppression, ventilation and fire extinguishing during large surface and underground explosions, autogenic and open fires at objects difficult to access and large areas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565700C2 (en) * 2008-11-12 2015-10-20 Ооо Нпц "Экоресурсы" System of dust and gas suppression, ventilation and fire extinguishing during large surface and underground explosions, autogenic and open fires at objects difficult to access and large areas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100819722B1 (en) Apparatus for the liquefaction of natural gas and methods relating to same
CA2691743C (en) Method and system for removing hydrogen sulphide (h2s) from a natural gas stream
JP5032342B2 (en) Method and system for cooling a natural gas stream and separating the cooling stream into various fractions
US3733029A (en) Snow precipitator
US20020189443A1 (en) Method of removing carbon dioxide or hydrogen sulfide from a gas
AU2009251211A1 (en) Removing contaminants from natural gas by cooling
CA2470689A1 (en) Multistage fluid separation assembly and method
US3567117A (en) Ice nuclei formation
CN103274406A (en) Novel carbon dioxide trapping device performing liquefaction and then sublimation
US20160327327A1 (en) Nucleator for generating ice crystals for seeding water droplets in snow-making systems
CA2815281A1 (en) Sublimation systems and associated methods
RU2197620C1 (en) Method of inert medium formation in mine workings
US7114662B1 (en) Snow making using low pressure air and water injection
US3528218A (en) Supersonic flow separator with admixing
CN106583066A (en) Low-temperature cyclone supersonic separation device and natural gas dehydration and dehydrocarbon process
AU2015287512A1 (en) A fire extinguishing method and a fire extinguishing projectile
WO2011102747A1 (en) Method of xenon concentrate extraction from natural combustible gas, products of its processing, including anthropogenic off gases and the device for its realization (variants)
RU2092203C1 (en) Method of fire fighting
SU1744385A1 (en) Method of production of artificial snow
EP3912703B1 (en) Gas purification method from impurities
KR102592945B1 (en) Manufacturing apparatus obtained by separating solid CO2 and liquid CO2 and process using the same
JP2008144986A (en) Snow-making promotion method and its device
SU1441139A1 (en) Installation for producing heat, refrigerant and carbon dioxide
RU2069764C1 (en) Device for fighting of underground fires
JP2021162279A (en) Oxygen-enriched air manufacturing system