[發明專利]礦用可控溫式液氮防滅火裝置

有效

• 申請號: 201110437049.X
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102493830A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 周福寶;史波波;王儉;嚴永勝;李玉民;馬靈軍;宋國正;李建龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00;F28D7/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種用于煤礦井下的液氮防滅火裝置。

背景技術

液氮滅火與其他滅火比較具有滅火速度快、效果顯著、安全可靠、操作簡單等特點，其低溫和惰性可使自燃火區在較短時間內熄滅且對井下環境無污染。但是，液氮防滅火技術在現場實踐中暴露出了不足之處：液氮溫度過低，對輸送管路的要求高，普通管路極易被凍裂，低溫液體還會凍壞工作面的支架，妨礙注氮；溫度太高等同于普通的氮氣，失去了液氮的降溫性能，防滅火周期長。在煤礦現有的防滅火輸送液氮過程中，尚缺乏液氮溫度的可控式調節裝置，這也是液氮防滅火技術一個亟待解決的問題。參考文獻：陳作賓“用液氮預防和撲滅井下內因火災”，《礦業安全與環保》[J]，1985，（4）：1-6，33。

發明內容

為了克服已有的防滅火裝置普通管路極易被凍裂，凍壞工作面的支架，防滅火周期長的缺陷，本發明提供一種礦用可控溫式液氮防滅火裝置，該裝置可避免普通管路和工作面支架被凍壞，縮短滅火周期，能實現液氮出口溫度的分級調控。

本發明的技術方案是：該礦用可控溫式液氮防滅火裝置包括主管，主管前部分與換熱裝置的前端相連，主管后部分與換熱裝置的后端相連，換熱裝置與分管并聯，且分管與換熱裝置平行，換熱裝置位于筒罩內，分管位于筒罩外，分管前端通過分管閥與主管前部分相連通，分管中間通過旁通管與換熱裝置的中間相連通，旁通閥設置在旁通管上，分管后端與主管后部分相連通，溫度計安裝在換熱裝置與分管并聯節點后的主管后部分上，支撐座位于筒罩的下部。

所述的換熱裝置包括一級控溫閥和二級控溫閥，一級控溫閥設置在一級換熱細管束與主管前部分之間，二級控溫閥設置在二級換熱細管束與旁通管之間，每級換熱細管束為2-20根，換熱細管束為2-10級。

所述的筒罩設有喇叭形的進風口，進風口的后端連接有兩片擋風板，擋風板連接有調風手柄。

所述分管的外壁噴涂有發泡聚氨酯保溫隔熱材料。

本發明用于液氮出口溫度的可控式調節，適用于煤礦井下無電加熱等額外動力提供條件下液氮的高效率防滅火工作。換熱細管的作用是增加管壁與風流的接觸面積，加強換熱，從而提高液氮溫度，通過不同級數的溫度控制，液氮溫度可在-180℃~0℃之間實現可控式調節。分管的作用是實現液氮的大冷量輸送，以及在換熱細管表面結霜時液氮的備用輸送。筒罩的前端開口大小可以調節，通過調節開口大小來控制通過筒罩風量的大小，從而改變風流與液氮的換熱量，達到控制液氮溫度的目的，筒罩加工簡單，使用其控溫易于實現。整個裝置外設有支撐座，對巷道斷面的適應性強。裝置結構簡單，重量輕、便于搬運和安裝，安全可靠，可有效提高液氮的有效灌注率，使得液氮防滅火效率提高30%，而且還有利于改善井下局部環境的空氣質量，具有廣泛的實用性。整個裝置沒有任何電力設施，屬于安全無火花型，符合煤礦井下使用要求，尤其適用于煤礦井下無電加熱或壓縮空氣等額外動力提供條件下液氮快速和高效防治礦井火災工作。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是圖1中的筒罩前端結構示意圖。

圖中：主管1，筒罩2，進風口2-1，擋風板2-2，調風手柄2-3，筒罩外壁2-4，一級換熱細管束3，分管4，一級控溫閥5-1，二級控溫閥5-2，分管閥5-3，旁通閥5-4，支撐座6，溫度計7，旁通管8，換熱裝置9。

具體實施方式

在圖1中，該礦用可控溫式液氮防滅火裝置包括主管1，主管1前部分與換熱裝置9的前端相連，主管1后部分與換熱裝置9的后端相連。換熱裝置9與分管4并聯，且分管4與換熱裝置9平行。換熱裝置9位于筒罩2內，分管4位于筒罩2外。分管4前端通過分管閥5-3與主管1前部分相連通，分管4中間通過旁通管8與換熱裝置9的中間相連通，旁通閥5-4設置在旁通管8上，分管4后端與主管1后部分相連通。溫度計7安裝在換熱裝置9與分管4并聯節點后的主管1后部分上。支撐座6位于筒罩2的下部。

換熱裝置9包括一級控溫閥5-1和二級控溫閥5-2，一級控溫閥5-1設置在一級換熱細管束3與主管1前部分之間，二級控溫閥5-2設置在二級換熱細管束與旁通管8之間，每級換熱細管束為2-20根，換熱細管束為2級（可以2-10級）。

分管4的外壁噴涂有發泡聚氨酯保溫隔熱材料。

在圖2中，筒罩2設有喇叭形的進風口2-1，進風口2-1的后端連接有兩片擋風板2-2，擋風板2-2連接有調風手柄2-3。

使用時，液氮從液氮罐進入主管1，此時，一級控溫閥5-1、二級控溫閥5-2打開，分管閥5-3、旁通閥5-4關閉，液氮流過兩級換熱細管。壓風管路、井下自然風或局部通風機提供的風流由筒罩2喇叭形的進風口2-1進入，經過換熱細管外表面，在換熱細管處與液氮充分對流換熱。筒罩2由支撐座6支撐，通過與調風手柄2-3相連接的連桿機構來調節兩片擋風板2-2的角度，以達到控制風量的目的。兩片擋風板2-2可以向左側開啟，且在可調范圍內的任意位置均可固定。溫度計7用于測量管路內液氮流體的溫度，測得的溫度值作為溫度調節的依據。如果所測溫度高于要求值，則可采取以下措施：將筒罩2左側開口減小，使進入其中的風量減小。將一級控溫閥5-1、旁通閥5-4打開，二級控溫閥5-2、分管閥5-3關閉，使液氮只通過一級換熱細管束3。如果此時測得的溫度仍高于要求值，將分管閥5-3打開，一級控溫閥5-1、二級控溫閥5-2、旁通閥5-4關閉，使液氮只流經主管1和分管4，減少換熱量，從而使溫度降到要求值。如若換熱管3長時間流經液氮，表面結霜，影響換熱效果，也可使液氮只流經主管1和分管4，達到消霜的目的。若溫度低于要求值，則以上調控步驟反過來調節即可。通過對液氮所流經管路長度及筒罩2開口大小的調節，可以在保證滅火所需低溫的前提下，不對液氮輸送管路及火區附近的設備造成破壞。