液氮井下直注式防滅火裝置的製作方法
2023-06-12 23:29:46
專利名稱：液氮井下直注式防滅火裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤礦井下的液氮直注式防滅火裝置。
背景技術：
礦井火災災變期間，由於礦井埋深大，不具備地面鑽孔灌注液氮條件或者由於地面鑽孔成本高等因素限制時，礦井常採用井下直注式液氮防滅火技術。液氮井下直注式滅火裝置主要是通過無軌膠輪液氮槽車或者液氮分裝罐運至井下，通過管路，直接注入鑽孔內，但在注氮過程中，隨著儲罐裝置內液氮的減少，注液氮的動力不足，並且部分液氮在注氮管道內汽化，會產生氣塞現象，影響液氮的灌注效率。針對這些注液氮防滅火裝置在現場實踐中暴露出的不足之處，研究合適的液氮井下直注式防滅火裝置至關重要。參考文獻重慶煤研所天府礦務局液氮滅火試驗組.液氮撲滅模擬火災試驗[J].礦業安全與環保.1984 (4) =I-IO0王德明·礦井火災學[M],徐州中國礦業大學出版社，2008 :198。
發明內容
為了克服現有的無軌膠輪液氮槽車或者液氮分裝罐的液氮在注氮管道內汽化，會產生氣塞現象，影響液氮的灌注效率的缺陷，本發明提供一種液氮井下直注式防滅火裝置， 該裝置防滅火效率高，可實現煤層自燃火災的高效率防治。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是該液氮井下直注式防滅火裝置包括液氮罐，液氮罐一端連接有液位計，液氮罐上端連接有液氮罐進液控制閥，液氮罐上端連接有安全閥和壓力表，緩衝罐順序通過緩衝罐氮氣出口控制閥、上單向閥、氮氣回流管和液氮罐氮氣入口控制閥與液氮罐上端相連，液氮罐下端順序通過液氮罐出液控制閥、下單向閥、 絕熱管和緩衝罐進液控制閥與緩衝罐下端相連，緩衝罐一端連接有液位計，緩衝罐上端連接有安全閥和壓力表，緩衝罐下端順序通過漏鬥狀匯流口、緩衝罐出液控制閥與鑽孔管相連。液氮罐為三層，裡層與中間層之間、中間層與外層之間充填有絕熱材料，緩衝罐下部為兩層，兩層之間充填絕熱材料，緩衝罐頂部為單層。氮氣回流管為星型翅片管，絕熱管為真空低溫絕熱管。本發明液氮罐中液氮通過絕熱管注入緩衝罐，部分液氮在緩衝罐中發生汽化，汽化的氮氣經過氮氣回流管流回到液氮罐中，從而增加液氮罐中的壓力，提高向緩衝罐注氮的速度；液氮則通過絕熱管流入鑽孔，進入防滅火區域；緩衝罐中氮氣和液氮不同的利用途徑，實現氣液分離，降低氣塞現象的影響。該裝置可使得滅火效率提高30%以上，火區治理時間縮短20%以上，可在煤礦井下軌道車的牽引下抵達密閉牆邊，進行移動式滅火，整個裝置無需風、電等輔助設施，屬於安全無火花型，符合煤礦井下使用要求，靈活方便、滅火迅速、安全環保，尤其適用於煤層自燃火災的高效率防治。羊場灣煤礦120203工作面採空區，運用無軌膠輪運輸技術，採用本裝置開放式注液氮技術後，5天內灌注了 40t的液氮，採空區平均溫度降低了 2、°C，對浮煤氧化起到明顯降溫作用，有效地抑制了浮煤氧化速度，大大改善了 120203工作面的作業環境；該工作面採空區平均氧氣濃度小於10%，惰化了採空區內氣體，起到阻止遺煤自燃的作用。保證了該大採高工作面的正常回採。
圖1是本發明的一個實施例的整體結構示意圖。圖中1.液位計，2.液氮罐，3.壓力表，4.安全閥，5.液氮罐氮氣入口控制閥，6.氮氣回流管，7-1上單向閥，7-2下單向閥，8.液氮罐進液控制閥，9.緩衝罐氮氣出口控制閥，10-液氮罐出液控制閥，11.絕熱管，12.緩衝罐進液控制閥，13.底座，14.軌輪，15.緩衝罐，16.漏鬥狀匯流口，17.緩衝罐出液控制閥，18.鑽孔管。
具體實施例方式在圖1中，該液氮井下直注式防滅火裝置包括液氮罐2，液氮罐2 —端連接有液位計1，液氮罐2上端連接有液氮罐進液控制閥8，液氮罐2上端連接有安全閥4和壓力表3，緩衝罐15順序通過緩衝罐氮氣出口控制閥9、上單向閥7-1、氮氣回流管6和液氮罐氮氣入口控制閥5與液氮罐2上端相連，液氮罐2下端順序通過液氮罐出液控制閥10、下單向閥7-2、絕熱管11和緩衝罐進液控制閥12與緩衝罐15下端相連，緩衝罐15 —端連接有液位計1，緩衝罐15上端連接有安全閥4和壓力表3，緩衝罐15下端順序通過漏鬥狀匯流口 16、緩衝罐出液控制閥17與鑽孔管18相連。液氮罐2為三層，裡層與中間層之間、中間層與外層之間充填有絕熱材料。緩衝罐15下部為兩層，兩層之間充填絕熱材料，緩衝罐15頂部為單層。氮氣回流管6為星型翅片管，絕熱管11為真空低溫絕熱管。使用時，首先打開液氮罐出液控制閥10和緩衝罐進液控制閥12，液氮通過絕熱管11注入緩衝罐15中，在緩衝罐15中部分液氮會發生汽化。當緩衝罐15中液氮液面高度達到緩衝罐罐體總高度的1/2時，打開緩衝罐氮氣出口控制閥9、液氮罐氮氣入口控制閥5和緩衝罐出液控制閥17，汽化的氮氣則通過液氮回流管6流回到液氮罐2中，增加了液氮罐2內的壓力，提高向緩衝罐15注氮的速度。緩衝罐15內液氮通過鑽孔管18進入防滅火區域。液位計1用於顯示罐內液氮的高度，壓力表3用於顯示罐內壓力。在緩衝罐15上的安全閥4，當壓力過高時，正常洩壓，保證罐體安全。與氮氣回流管6、絕熱管11兩端相連的管路用法蘭來連接。氮氣回流管6管路上的上單向閥7-1，保證氮氣由緩衝罐15流向液氮罐2。絕熱管11管路上的下單向閥7-2，保障液氮由液氮罐2流向緩衝罐15。緩衝罐15下部大部分由兩層鋼罐構成，兩層鋼罐與緩衝罐液氮出口管連接處，形成漏鬥狀匯流口 16，液氮匯流於此，使緩衝罐中液氮無殘留；頂部小部分只有一層鋼罐，沒有絕熱性能，這樣可以使部分液氮汽化，增加壓力，提高注氮速度。底座13用於固定罐體在底板上。軌輪14可使裝置在井下機車的牽弓I下移動，方便靈活。
權利要求
1.一種液氮井下直注式防滅火裝置，該液氮井下直注式防滅火裝置包括液氮罐，液氮罐一端連接有液位計，其特徵在於液氮罐上端連接有液氮罐進液控制閥，液氮罐上端連接有安全閥和壓力表，緩衝罐順序通過緩衝罐氮氣出口控制閥、上單向閥、氮氣回流管和液氮罐氮氣入口控制閥與液氮罐上端相連，液氮罐下端順序通過液氮罐出液控制閥、下單向閥、 絕熱管和緩衝罐進液控制閥與緩衝罐下端相連，緩衝罐一端連接有液位計，緩衝罐上端連接有安全閥和壓力表，緩衝罐下端順序通過漏鬥狀匯流口、緩衝罐出液控制閥與鑽孔管相連。
2.根據權利要求1所述的液氮井下直注式防滅火裝置，其特徵在於液氮罐為三層，裡層與中間層之間、中間層與外層之間充填有絕熱材料，緩衝罐下部為兩層，兩層之間充填絕熱材料，緩衝罐頂部為單層。
3.根據權利要求1所述的液氮井下直注式防滅火裝置，其特徵在於氮氣回流管為星型翅片管，絕熱管為真空低溫絕熱管。
全文摘要
本發明公開了一種液氮井下直注式防滅火裝置，該裝置液氮罐上端連接有進液控制閥，緩衝罐順序通過緩衝罐氮氣出口控制閥、上單向閥、氮氣回流管和液氮罐氮氣入口控制閥與液氮罐上端相連，液氮罐下端順序通過液氮罐出液控制閥、下單向閥、絕熱管和緩衝罐進液控制閥與緩衝罐下端相連，緩衝罐下端順序通過漏鬥狀匯流口、緩衝罐出液控制閥與鑽孔管相連。該裝置可使得滅火效率提高30%以上，火區治理時間縮短20%以上，可在煤礦井下軌道車的牽引下抵達密閉牆邊，進行移動式滅火，靈活方便、滅火迅速、安全環保，尤其適用於煤層自燃火災的高效率防治。
文檔編號E21F5/00GK102562124SQ20121002687
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者嚴永勝, 史波波, 周光華, 周福寶, 李玉民, 洪克寬, 王儉, 馬靈軍 申請人:中國礦業大學