一種礦用液態二氧化碳管道輸送裝置的製作方法

2023-07-11 08:54:31

本實用新型屬於礦用液態二氧化碳輸送技術領域，具體是涉及一種礦用液態二氧化碳管道輸送裝置。

背景技術：

煤自燃火災作為全球性災難之一，嚴重威脅著人類健康和煤礦安全生產，造成了巨大的資源損失和環境汙染。現有的煤礦防滅火技術方法中，液態二氧化碳方法由於在惰化的基礎上能夠實現快速降溫，在礦井火區治理上表現出極大的優勢。

由於二氧化碳的相態與壓力和溫度相關，溫度過低或者壓力過高會形成乾冰，在長距離管道輸送過程中則發生堵管現象，溫度過高或者壓力過低會形成氣態二氧化碳，達不到降溫效果。

目前，中國專利公告號為CN201802437U和CN202578775U均公開了一種礦用移動式二氧化碳儲罐，在使用時，通過礦用板車將該礦用移動式二氧化碳儲罐運到井下使用地點，再通過管路連接至火區實施滅火，採用這種方式時，由於運輸巷道的限制，這種低溫二氧化碳液體貯槽的體積較小，無法滿足滅火時的用量需求，另外，採用這種方式無法快速的將液態二氧化碳輸送至目標區域。

因此，如何實現液態二氧化碳長距離輸送，以滿足液態二氧化碳滅火的用量需求，已成為二氧化碳防滅火技術的關鍵技術難題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述現有技術中的不足，提供一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置。該輸送裝置能夠實現對液態二氧化碳的直接輸送，確保了井下火區滅火時液態二氧化碳的充足供應。

為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是：一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：包括氣態二氧化碳儲罐和液態二氧化碳儲罐以及用於從立井、平硐或斜井進入礦體內並延伸至井下火區的輸送管道，所述輸送管道位於礦體外的一端設置有用於供壓力高於1.6MPa～2MPa的氣體或液體進入所述輸送管道的穩壓閥和用於對輸送管道內的壓力進行觀測的壓力表，所述輸送管道位於礦體外的一端通過第一連接管與氣態二氧化碳儲罐相連通，所述輸送管道位於礦體外的一端通過第二連接管與液態二氧化碳儲罐相連通，所述第一連接管上設置有第一截斷閥，所述第二連接管上設置有第二截斷閥，所述輸送管道位於礦體內的一端設置有用於在管內壓力大於2MPa～2.5MPa時將其內的氣體或液體洩出的壓力控制閥，所述輸送管道位於礦體內的一端連接有穿過井下火區密閉牆的滅火管，所述滅火管上安裝有滅火閥。

上述的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：所述滅火管的數量為三個，分別為第一滅火管、第二滅火管和第三滅火管，所述第一滅火管、第二滅火管和第三滅火管均為水平布設，所述第一滅火管與所述井下火區密閉牆相垂直，所述第二滅火管向所述第一滅火管的一側傾斜，所述第三滅火管向所述第一滅火管的另一側傾斜；所述滅火閥的數量為三個，分別為第一滅火閥、第二滅火閥和第三滅火閥，所述第一滅火閥設置在所述第一滅火管上，所述第二滅火閥設置在所述第二滅火管上，所述第三滅火閥設置在所述第三滅火管上。

上述的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：所述穩壓閥靠近氣態二氧化碳儲罐和液態二氧化碳儲罐的一側設置有用於為氣態二氧化碳或液態二氧化碳增壓的增壓泵，所述增壓泵安裝在輸送管道上。

上述的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：包括液氮儲罐，所述輸送管道的上端通過第三連接管與所述液氮儲罐相連通，所述第三連接管上設置有第三截斷閥。

上述的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：包括氮氣儲罐，所述輸送管道的上端通過第四連接管與所述氮氣儲罐相連通，所述第四連接管上設置有第四截斷閥。

上述的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，其特徵在於：所述輸送管道上設置有用於對其內氣體或液體溫度進行檢測的溫度傳感器和用於對其內的氣體或液體流量進行檢測的流量計。

本實用新型與現有技術相比具有以下優點：

1、本實用新型的結構簡單，設計新穎合理。

2、本實用新型通過設置穩壓閥，有效確保了進入輸送管的氣態二氧化碳和液態二氧化碳高於1.6MPa～2MPa，其中，進入輸送管內的氣態二氧化碳能夠對輸送管進行有效的升壓，為液態二氧化碳的輸送提供了壓力條件；通過設置壓力控制閥，能將輸送管內壓力大於2MPa～2.5MPa的氣態二氧化碳或液態二氧化碳洩出，其中，在注入液態二氧化碳時，洩出的液態二氧化碳通過滅火管進入井下火區進行滅火。

3、本實用新型通過設置三個滅火管，即第一滅火管、第二滅火管和第三滅火管，其能夠通過與所述井下火區密閉牆相垂直的第一滅火管將液態二氧化碳水平噴射出，通過向所述第一滅火管一側傾斜的第二滅火管將液態二氧化碳水平噴出，同理，通過向所述第一滅火管另一側傾斜的第三滅火管將液態二氧化碳水平噴出，這樣，能夠使得三個滅火管能夠有效、全面的覆蓋井下火區，進而實現快速、有效的滅火，並且三個滅火閥可以擇一開啟，這樣避免同時開啟兩個滅火閥造成液態二氧化碳壓力下降。

4、本實用新型通過設置液氮儲罐以及安裝有第三截斷閥的第三連接管，可以向輸送管道內輸入液氮，通過液氮對輸送管道進行有效的耐低溫測試。

5、本實用新型通過設置氮氣儲罐以及安裝有第四截斷閥的第四連接管，可以向輸送管道內輸入氮氣，通過氮氣對輸送管道進行有效的氣密性測試。

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型三個滅火管的水平布設示意圖。

圖3為採用本實用新型對礦用滅火液態二氧化碳進行長距離管道輸送的方法流程圖。

圖4為二氧化碳的三相圖。

附圖標記說明:

1—氣態二氧化碳儲罐； 2—液態二氧化碳儲罐； 3—液氮儲罐；

4—氮氣儲罐； 5—第四截斷閥； 6—第三截斷閥；

7—第四連接管； 8—第三連接管； 9—第一截斷閥；

10—第二截斷閥； 11—第一連接管； 12—第二連接管；

13—增壓泵； 14—穩壓閥； 15—壓力表；

16—溫度傳感器； 17—流量計； 18—輸送管道；

19—壓力控制閥； 20—第一滅火閥； 21—第二滅火閥；

22—第三滅火閥； 23—第三滅火管； 24—第一滅火管；

25—第二滅火管； 26—井下火區密閉牆。

具體實施方式

如圖1所示的一種礦用滅火液態二氧化碳的長距離管道輸送裝置，包括氣態二氧化碳儲罐1和液態二氧化碳儲罐2以及用於從立井、平硐或斜井進入礦體內並延伸至井下火區的輸送管道18，所述輸送管道18位於礦體外的一端設置有用於供壓力高於1.6MPa～2MPa的氣體或液體進入所述輸送管道18的穩壓閥14和用於對輸送管道18內的壓力進行觀測的壓力表15，所述輸送管道18位於礦體外的一端通過第一連接管11與氣態二氧化碳儲罐1相連通，所述輸送管道18位於礦體外的一端通過第二連接管12與液態二氧化碳儲罐2相連通，所述第一連接管11上設置有第一截斷閥9，所述第二連接管12上設置有第二截斷閥10，所述輸送管道18位於礦體內的一端設置有用於在管內壓力大於2MPa～2.5MPa時將其內的氣體或液體洩出的壓力控制閥19，所述輸送管道18位於礦體內的一端連接有穿過井下火區密閉牆26的滅火管，所述滅火管上安裝有滅火閥。

本實施例中，該輸送裝置在使用時，先通過氣態二氧化碳對輸送管道18進行升壓，使輸送管道18內的壓力達到1.6MPa～2MPa，此時再給輸送管道18內通入液態二氧化碳，進入輸送管道18內的液態二氧化碳會保持在液相狀態，在輸送管道18的管內壓力大於2MPa～2.5MPa時，由壓力控制閥19將對輸送管道18內的液相二氧化碳進行洩壓，洩壓流出的液相二氧化碳再通過滅火管進入井下火區進行滅火。該輸送裝置能夠實現對液相二氧化碳的直接輸送，確保了井下火區滅火時液態二氧化碳的充足供應。

如圖4所示，要使二氧化碳確保在液相狀態下，需要同時滿足溫度和壓力條件，本實施例中，該輸送裝置通過氣態二氧化碳對輸送管道18進行升壓進而確保了液相二氧化碳輸送時的壓力條件，對於溫度條件來說，由於從液態二氧化碳儲罐2輸出的液態二氧化碳滿足溫度條件，隨著液態二氧化碳的不斷注入，會不斷的調整輸送管道18的溫度，從而滿足二氧化碳液相輸送的溫度條件。

結合圖2，所述滅火管的數量為三個，分別為第一滅火管24、第二滅火管25和第三滅火管23，所述第一滅火管24、第二滅火管25和第三滅火管23均為水平布設，所述第一滅火管24與所述井下火區密閉牆26相垂直，所述第二滅火管25向所述第一滅火管24的一側傾斜，所述第三滅火管23向所述第一滅火管24的另一側傾斜；所述滅火閥的數量為三個，分別為第一滅火閥20、第二滅火閥21和第三滅火閥22，所述第一滅火閥20設置在所述第一滅火管24上，所述第二滅火閥21設置在所述第二滅火管25上，所述第三滅火閥22設置在所述第三滅火管23上。

本實施例中，通過設置三個滅火管，即第一滅火管24、第二滅火管25和第三滅火管23，其能夠通過與所述井下火區密閉牆26相垂直的第一滅火管24將液態二氧化碳水平噴射出，通過向所述第一滅火管24一側傾斜的第二滅火管25將液態二氧化碳水平噴出，同理，通過向所述第一滅火管24另一側傾斜的第三滅火管23將液態二氧化碳水平噴出，這樣，能夠使得三個滅火管能夠有效、全面的覆蓋井下火區，進而實現快速、有效的滅火，並且三個滅火閥可以擇一開啟，這樣避免同時開啟兩個滅火閥造成液態二氧化碳壓力下降。

如圖1所示，所述穩壓閥14靠近氣態二氧化碳儲罐1和液態二氧化碳儲罐2的一側設置有用於為氣態二氧化碳或液態二氧化碳增壓的增壓泵13，所述增壓泵13安裝在輸送管道18上。

本實施例中，當對輸送管道18進行升壓時，或者向輸送管道18內注入液態二氧化碳時，在氣態二氧化碳儲罐1或液態二氧化碳儲罐2內的壓力下降從而低於穩壓閥14的預設值時，通過增壓泵13對從氣態二氧化碳儲罐1輸出的氣態二氧化碳或從液態二氧化碳儲罐2輸出的液態二氧化碳進行有效的增壓，以滿足穩壓閥14的預設值要求，進而能夠使氣態二氧化碳或液態二氧化碳進入輸送管道18內。

如圖1所示，該輸送裝置還包括液氮儲罐3，所述輸送管道18的上端通過第三連接管8與所述液氮儲罐3相連通，所述第三連接管8上設置有第三截斷閥6。

本實施例中，通過設置液氮儲罐3以及安裝有第三截斷閥6的第三連接管8，可以向輸送管道18內輸入液氮，通過液氮對輸送管道18進行有效的耐低溫測試。

如圖1所示，該輸送裝置還包括氮氣儲罐4，所述輸送管道18的上端通過第四連接管7與所述氮氣儲罐4相連通，所述第四連接管7上設置有第四截斷閥5。

本實施例中，通過設置氮氣儲罐4以及安裝有第四截斷閥5的第四連接管7，可以向輸送管道18內輸入氮氣，通過氮氣對輸送管道18進行有效的氣密性測試。

如圖1所示，所述輸送管道18上設置有用於對其內氣體或液體溫度進行檢測的溫度傳感器16和用於對其內的氣體或液體流量進行檢測的流量計17。

本實施例中，通過設置溫度傳感器16，能夠實現對輸送管道18內氣體或液體的溫度檢測，同理，通過設計流量計17，能夠實現對輸送管道18內氣體或液體流量的檢測。在本實施例中，所述溫度傳感器16、流量計17和壓力表15均可以是多個，進而實現對輸送管道18實行分段檢測。

本實施例中，所述長距離管道運輸一般為1000m～3000m的距離。所述穩壓閥14採用的是型號為DGMX2-3-PP-CW-B-40的vickers壓力控制閥或型號為DA21F-40P液態二氧化碳安全閥；所述壓力控制閥19採用的是型號為DGMX2-3-PP-CW-B-40的vickers壓力控制閥或型號為DA21F-40P液態二氧化碳安全閥。所述增壓泵13採用型號為BPO-15-75/16.5的低溫液體工藝泵或型號為DWB100-1200/100的二氧化碳低溫液體充裝泵。

如圖3所示的一種利用上述輸送裝置對礦用滅火液態二氧化碳進行長距離管道輸送的輸送方法，其特徵在於，包括以下步驟：

步驟一、布設輸送管道18：將輸送管道18從立井、平硐或斜井進入礦體內並延伸至井下火區，並在所述輸送管道18位於礦體外的一端安裝用於供壓力高於1.6MPa～2MPa的氣體或液體進入其內的穩壓閥14，在所述輸送管道18位於礦體內的一端安裝用於在輸送管道18的管內壓力大於2MPa～2.5MPa時將其內的氣體或液體洩出的壓力控制閥19，在所述輸送管道18上安裝用於對其內流體壓力進行檢測的壓力表15；

步驟二、布設滅火管：選取滅火管，並在所述滅火管上安裝滅火閥，然後在井下火區密閉牆26上打滅火孔，將所述滅火管的一端穿入所述滅火孔，將滅火管的另一端與輸送管道18相連通；

步驟三、將輸送管道18與氣態二氧化碳儲罐1和液態二氧化碳儲罐2連接：使用第一連接管11將氣態二氧化碳儲罐1和輸送管道18相連接，並在所述第一連接管11上安裝第一截斷閥9，使用第二連接管12將液態二氧化碳儲罐2和輸送管道18相連接，並在所述第二連接管12上安裝第二截斷閥10，確保所述第一截斷閥9和第二截斷閥10均處於關閉狀態；

步驟四、向輸送管道18內注入氣態二氧化碳進行升壓：打開穩壓閥14、第一截斷閥9和所述滅火閥，在穩壓閥14的壓力控制作用下，壓力高於1.6MPa～2MPa的氣態二氧化碳進入到輸送管道18，當輸送管道18內的壓力大於2MPa～2.5MPa時，通過壓力控制閥19進行洩壓，洩出的氣態二氧化碳再通過所述滅火管輸送至井下火區，當壓力表15的示數持續不低於1.6MPa～2MPa時，關閉第一截斷閥9，停止向輸送管道18內注入氣態二氧化碳；

步驟五、向輸送管道18內注入液態二氧化碳進行滅火：打開第二截斷閥10，在穩壓閥14的壓力控制作用下，壓力高於1.6MPa～2MPa的液態二氧化碳進入到輸送管道18，當輸送管道18內液態二氧化碳的壓力大於2MPa～2.5MPa時，通過壓力控制閥19將液態二氧化碳洩出，洩出的液態二氧化碳再通過所述滅火管對井下火區進行滅火。

本實施例中，採用這種對液態二氧化碳的輸送方式，首先布設輸送管道18，並在輸送管道18上安裝穩壓閥14、壓力控制閥19和壓力表15，再在井下火區密閉牆26上布設滅火管，並將所述滅火管與輸送管道18連通，然後通過氣態二氧化碳對輸送管道18進行升壓，再在輸送管道18滿足壓力的條件下，向輸送管道18內注入液態二氧化碳，通過設置穩壓閥14，有效確保了進入輸送管道18的氣態二氧化碳和液態二氧化碳高於1.6MPa～2MPa，通過設置壓力控制閥19，能將輸送管道18內壓力大於2MPa～2.5MPa的氣態二氧化碳或液態二氧化碳洩出，其中，在注入液態二氧化碳時，洩出的液態二氧化碳進入所述滅火管，再通過所述滅火管將液態二氧化碳輸送至井下火區進行滅火。

本實施例中，在步驟三之前，對輸送管道18進行耐低溫測試，具體包括以下步驟：

S1、將輸送管道18位於礦體外的一端通過第三連接管8與液氮儲罐3相連通，在所述第三連接管8上安裝第三截斷閥6；

S2、打開穩壓閥14，並打開所述第三截斷閥6，給輸送管道18內注入液氮，在穩壓閥14的壓力控制作用下，壓力高於1.6MPa～2MPa的液氮進入輸送管道18，當輸送管道18內的壓力大於2MPa～2.5MPa時，通過壓力控制閥19進行洩壓；

觀察壓力表15的示數，當壓力表15的示數持續下降時，說明輸送管道18破裂沒有通過耐低溫測試，需要更換輸送管道18；如果壓力表15的示數持續不低於1.6MPa～2Mpa，說明輸送管道18通過了耐低溫性能測試，此時關閉第三截斷閥6，所述輸送管道18的耐低溫測試結束。

本實施例中，通過對輸送管道18進行耐低溫測試，能夠有效確保輸送管道18能夠達到耐低溫標準，為後續的液態二氧化碳輸送提供了保障，並且這種測試方法簡單、有效，注入的液氮也可以作為滅火劑使用。

本實施例中，在對輸送管道18進行耐低溫測試以後，再對輸送管道18進行氣密性測試，具體包括以下步驟：

步驟a、將輸送管道18位於礦體外的一端通過第四連接管7與氮氣儲罐4相連通，在所述第四連接管7上安裝第四截斷閥5；

步驟b、打開穩壓閥14，並打開所述第四截斷閥5，開始給輸送管道18內注入氮氣，在穩壓閥14的壓力控制作用下，壓力高於1.6MPa～2MPa的氮氣進入到輸送管道18，當輸送管道18內的壓力大於2MPa～2.5MPa時，通過壓力控制閥19進行洩壓；

觀察壓力表15的示數，當壓力表15的示數持續下降時，說明輸送管道18漏氣，需要更換輸送管道18；如果壓力表15的示數持續不低於1.6MPa～2Mpa，說明輸送管道18通過了氣密性測試，此時關閉第四截斷閥5，所述輸送管道18的氣密性測試結束。

本實施例中，通過對輸送管道18進行氣密性測試，能夠有效確保輸送管道18能夠滿足氣密性要求，為後續的液態二氧化碳輸送提供了保障，並且這種測試方法簡單、有效，注入的氮氣也可以作為滅火劑使用。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何限制，凡是根據本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變換，均仍屬於本實用新型技術方案的保護範圍內。