專利名稱：礦用液態(tài)CO₂防滅火裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦井防滅火裝置，尤其是一種利用液態(tài)二氧化碳防治煤炭自燃的 防滅火裝置。
背景技術：
目前廣泛使用灌漿、噴灑阻化劑、汽霧阻化、注凝膠、注惰氣、噴漿堵漏、壓注惰性 泡沫等防滅火技術，用于防止采空區(qū)漏風。這些技術雖然對防止煤炭的自燃起到了一定作 用，但是成本高、使用效果不夠理想。中國專利號2008200M615.8公布了一種礦用二氧化 碳防滅火裝置，它主要是借助液態(tài)(X)2汽化后產(chǎn)生的壓力通過管路將其注入井下火區(qū)，利用 CO2進行降溫和惰化實現(xiàn)防滅火。由于以氣態(tài)(X)2注入井下火區(qū)，其冷卻降溫作用不明顯， 且長距離管道輸送，易發(fā)生管路泄露等問題，也會增加企業(yè)管道維護工作量。因此，該裝置 不適用于將液態(tài)(X)2以近距離直接注入井下火區(qū)。
發(fā)明內容為了解決已有技術裝置的不足之處，以及煤礦井下注氮工藝防滅火設備價格高、 使用效果不夠理想，本實用新型提供一種能夠將液態(tài)(X)2由地面安全運輸至井下、避免灌注 管道結冰堵塞及(X)2以液態(tài)直接灌注火區(qū)的礦用液態(tài)(X)2防滅火裝置。本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是礦用液態(tài)CO2防滅火裝置由液態(tài)CO2貯運罐、汽化器、自增壓出液管路、自增壓進氣 管路、進出液管路，以及進出液總閥、灌注閥等構成。其中，液態(tài)CO2貯運罐體由支撐柱件、 保溫層、內殼體、外殼體、防晃板等構成，并在貯運罐上設有單元進出液閥、安全閥、自增壓 出液閥、自增壓進氣閥、壓力表，液位表。汽化器、自增壓出液管路、自增壓進氣管路可構成自增壓系統(tǒng)。其中，自增壓出液 管路、自增壓進氣管路可組合成自增壓管路，由自增壓出液閥、自增壓出液管、自增壓出液 總管、自增壓進氣管、自增壓進氣總管、自增壓進氣閥等構成。自增壓出液管路由自增壓出 液閥、自增壓出液管、自增壓出液總管等組成，自增壓進液管路的出口有自增壓出液閥接自 增壓出液管，其后經(jīng)自增壓出液總管接汽化器入口。自增壓進氣管路由自增壓進氣閥、自增 壓進氣管、自增壓進氣總管等組成，自增壓進氣管路的入口有自增壓進氣閥接自增壓進氣 管，其后經(jīng)自增壓進氣總管接汽化器出口。進出液管路由單元進出液閥、進出液管、進出液 總管、進出液總閥等構成，即單元進出液閥接進出液管，其后經(jīng)進出液總管接進出液總閥組 合在一起而成。汽化器采用空浴式汽化器，來自液態(tài)(X)2貯運罐的低溫液態(tài)(X)2在汽化器中與環(huán)境 空氣進行熱量交換，使液態(tài)(X)2氣化為增壓氣體并回至液態(tài)(X)2貯運罐上部氣相空間。本實用新型的有益效果是(1)液態(tài)CO2貯運罐設置的自增壓系統(tǒng)可實現(xiàn)有效控制罐體內壓力自我補償，解決 罐體和管道防止氣化結冰問題，為直接向煤礦井下火區(qū)灌注液態(tài)(X)2提供了技術保障。[0010](2)液態(tài)(X)2濃度高，溫度低，可控制在-20°c以下，有利于發(fā)揮液態(tài)(X)2對火區(qū)的 窒息氧作用、冷卻降溫作用和惰化抑爆作用。(3)直接灌注液態(tài)CO2時，可使火源明顯降溫，加速熄滅火源。液態(tài)0)2注入火區(qū) 空間會瞬間氣化，體積將膨脹640倍左右，需要吸收大量熱量，溫度急劇下降到-78. 5V。(4)液態(tài)CO2直接灌注火區(qū)后，氣化后(X)2比重大，能有效隔離煤體的氧化，使火源 熄滅或阻止進一步氧化。(5)該裝置具有降溫速度快、操作簡單、成本低、連續(xù)可調、運行穩(wěn)定、重復使用等 優(yōu)點，符合現(xiàn)場的實際應用。

圖1是本礦井液態(tài)(X)2直接灌注防滅火工藝及裝置示意圖。圖1中，1-液態(tài)CO2槽車、2-液態(tài)0)2貯運罐、3-進出液總管、4-進出液管、5-支撐 柱件、6-保溫層、7-內殼體、8-外殼體、9-防晃板、10-汽化器、11-自增壓出液管、12-自增 壓出液總管、13-自增壓進氣管、14-自增壓進氣總管、F1-單元進出液閥、F2-進出液總閥、 F3-灌注閥、Fa安全閥、Fzi-自增壓出液閥、!^z2-自增壓進氣閥、P-液壓表、L-液位表。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明在圖1中示出本實用新型礦用液態(tài)CO2防滅火裝置由液態(tài)CO2貯運罐2、汽化器10、 自增壓進液管路、自增壓出氣管路、進出液管路，以及進出液總閥F2、灌注閥F3等構成。①液態(tài)(X)2貯運罐2 為低溫高壓壓力容器；液態(tài)(X)2貯運罐2設有單元進出液閥 F1、安全閥Fa、自增壓出液閥Fzi、自增壓進氣閥 ^Ζ2、液壓表P，液位表L。其中，單元進出液閥 F1接進出液管4，再與進出液總管3構成進出液管路；自增壓出液閥Fzi接自增壓出液管11， 再與自增壓出液總管12構成自增壓出液管路；自增壓進氣閥接自增壓進氣管13，再連 接自增壓進氣總管14構成自增壓進氣管路。液態(tài)(X)2貯運罐2罐體由支撐柱件5、保溫層6、內殼體7、外殼體8、防晃板9等組 成。②汽化器10 汽化器10采用空浴式汽化器。汽化器10與自增壓出液閥FZ1、自增 壓進氣閥FZ2、自增壓出液管11、自增壓出液總管12、自增壓進氣管13、自增壓進氣總管14 等可組成自增壓系統(tǒng)。工作原理本裝置是將液態(tài)CO2運送至井下火區(qū)及以液態(tài)灌注火區(qū)，利用液態(tài)CO2的防滅火性 能對火區(qū)進行窒息氧、冷卻降溫和惰化抑爆，從而達到防滅火的目的。液態(tài)ω2貯運罐由地 面安全運輸至井下、避免灌注時進出液總管結冰堵塞及(X)2以液態(tài)注入火區(qū)是技術關鍵。從運送液態(tài)(X)2槽車上壓出的液態(tài)(X)2充裝進入液態(tài)(X)2貯運罐，打開自增壓系統(tǒng) 使得充裝壓力保持穩(wěn)定。各貯運罐充裝完畢后，運送至井下，首尾連接后，用機車牽弓I至火 區(qū)地點，直接將液態(tài)(X)2灌注火區(qū)進行防滅火。各液態(tài)(X)2貯運罐灌注完畢后，可運至地面 進行重新充裝，再運送至井下火區(qū)地點，進行直接灌注。操作方法[0025]①充裝前的準備對液態(tài)(X)2貯運罐2的真空度進行檢查，抽真空檢漏，漏率為 彡6X10_7Pam7s，封結真空度彡2Pa;單元進出液閥F1、自增壓出液閥Fzi，自增壓進氣閥FZ2、 灌注閥F3處于關閉狀態(tài)；檢查自增壓系統(tǒng)各部分正常。②充裝時a.先把連接進出液總閥F2的進液高壓膠管接到液態(tài)(X)2槽車接口上， 后順序開啟單元進出液閥F1,再逐漸開啟進出液總閥F2,使液態(tài)(X)2逐漸充裝到充滿規(guī)定值 (充滿率達90%) ；b.關閉進料出液總閥F2、單元進出液閥F1,分別從液壓表P、液位表L觀 察液壓與液位是否充裝到規(guī)定值；c.打開自增壓出液閥FZ1、自增壓進氣閥Fz2，使得貯運罐 壓力維持穩(wěn)定。③運輸各液態(tài)(X)2貯運罐2按以上程序充裝完畢后，按順序掛車，首尾連接后，用 機車牽引到火區(qū)地點。運輸中保持液態(tài)CO2貯運罐2的真空度，不能隨意增加其壓力及溫 度，關閉各閥門。④灌注前檢查各液態(tài)(X)2貯運罐2的真空度是否完好，液態(tài)(X)2是否按規(guī)定值裝 滿；安全_FA是否完好，各閥門是否關嚴；可按灌注需要用量組裝液態(tài)CO2貯運罐的數(shù)量， 形成液態(tài)CO2貯運罐列車；可根據(jù)現(xiàn)場需要在液態(tài)CO2貯運罐列車與火區(qū)之間設置防火墻隔
1 O⑤火區(qū)灌注按先后次序，灌注各液態(tài)CO2貯運罐2的液態(tài)CO2液體，即先打開灌注 閥F3及首個液態(tài)(X)2貯運罐2的單元進出液閥F1,將液態(tài)(X)2灌注到火區(qū)進行防滅火，待首 個液態(tài)(X)2貯運罐2放完后關閉其單元進出液閥F1，然后依次逐個液態(tài)(X)2貯運罐2向火區(qū) 噴注，每當一個液態(tài)(X)2貯運罐2放完后則關閉其單元進出液閥F1，直至將整個液態(tài)(X)2貯 運罐車組灌注完畢為止，再逐個關閉其他各閥門，運送返回地面準備重新充裝。在上述實施方案中，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況加以調整①對于斜井，可在地面直接由多個液態(tài)(X)2貯運罐組成液態(tài)(X)2貯運罐列車，充裝 液態(tài)(X)2后運送至井下，再通過機車牽引至火區(qū)；對于豎井，可先在地面分別對單個液態(tài)CO2 貯運罐進行充裝，此時可不安設自增壓系統(tǒng)，待多個液態(tài)(X)2貯運罐運送至井下井底車場 后再組裝成液態(tài)(X)2貯運罐列車，并安設自增壓系統(tǒng)，打開自增壓出液閥FZ1、自增壓進氣閥 Fz2，使得貯運罐壓力保持2. 2Mpa。②火區(qū)灌注時，可根據(jù)火區(qū)與液態(tài)(X)2貯運罐列車的相對位置，選擇進出液總閥F2 或灌注閥F3用于灌注，當其中一個用于灌注時，另一個需關閉。③進出液總管可加裝壓力表，用于監(jiān)測火區(qū)灌注時管道內液態(tài)CO2變化，通過調節(jié) 自增壓出液閥FZ1、自增壓進氣閥Fz2來保證自增壓系統(tǒng)壓力補償。
權利要求1.一種礦用液態(tài)CO2防滅火裝置，其特征在于包括液態(tài)CO2貯運罐(2)、汽化器(10)、 自增壓管路及進出液管路；液態(tài)CO2貯運罐設有單元進出液閥(F1)、安全閥(Fa)、自增壓出液閥(Fzi)、自增壓進氣 閥(Fz2)、壓力表(P)，液位表(L)；汽化器(10)為空浴式汽化器，來自液態(tài)CO2貯運罐(2)的低溫液態(tài)CO2在汽化器(10) 中與環(huán)境空氣進行熱量交換，使液態(tài)CO2氣化為增壓氣體并回至液態(tài)CO2貯運罐(2)上部氣 相空間；自增壓管路由自增壓出液閥(Fzi)、自增壓出液管(11)、自增壓出液總管(12)、自增壓 進氣管(13)、自增壓進氣總管(14)、自增壓進氣閥(Fz2)等構成；進出液管路由單元進出液閥(F1)、進出液管(4)、進出液總管(3)、進出液總閥(F2)等 構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的液態(tài)二氧化碳直接灌注防滅火裝置，其特征在于所說的液 態(tài)CO2貯運罐(2)包括支撐柱件(5)、保溫層(6)、內殼體(7)、外殼體(8)、防晃板(9)；其上 還有液壓表(P)、液位表(L)、安全閥(Fa)。
3.根據(jù)權利要求1所述的液態(tài)二氧化碳直接灌注防滅火裝置，其特征在于所說的自 增壓管路包括自增壓出液管路、自增壓進氣管路；自增壓進液管路的出口有自增壓出液閥(Fzi)接自增壓出液管(11)，其后經(jīng)自增壓出 液總管(12)接汽化器(10)入口 ；自增壓進氣管路的入口有自增壓進氣閥(Fz2)接自增壓進氣管(13)，其后經(jīng)自增壓進 氣總管(14)接汽化器(10)出口。
4.根據(jù)權利要求1所述的液態(tài)二氧化碳直接灌注防滅火裝置，其特征在于所說的進 出液管路由單元進出液閥(F1)接進出液管(4)，其后經(jīng)進出液總管(3)接進出液總閥(F2) 組合在一起。
專利摘要一種礦用液態(tài)CO2防滅火裝置，主要由液態(tài)CO2貯運罐2、汽化器10，以及自增壓管路、進出液管路等組成。其中，自增壓管路由自增壓出液管路、自增壓進氣管路構成，與汽化器10組合構成自增壓系統(tǒng)。本實用新型是將液態(tài)CO2運送至井下火區(qū)及以液態(tài)灌注火區(qū)，利用液態(tài)CO2的防滅火性能對火區(qū)進行窒息氧、冷卻降溫和惰化抑爆實現(xiàn)防滅火。自增壓系統(tǒng)不需動力，可實現(xiàn)罐體內壓力自我補償，維持壓力穩(wěn)定。本實用新型解決了液態(tài)CO2罐體和管道輸送過程中氣化結冰的技術難題，實現(xiàn)了安全轉貯、運輸和灌注，滅火速度快、效果好，設備投資和使用維護費用低，操作簡單，運行穩(wěn)定，經(jīng)濟效益顯著。為礦井火災的預防和治理開辟了新途徑。
文檔編號A62C3/02GK201848034SQ20102026222
公開日2011年6月1日 申請日期2010年7月19日 優(yōu)先權日2010年7月19日
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