[發明專利]液氮自增壓阻化防滅火系統

有效

• 申請號: 201310131159.2
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103174452A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 周福寶;李建龍;史波波;肖翔;李敬;張旭
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F5/00
• 分類號: E21F5/00
• 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防滅火的阻化防滅火裝置。

背景技術

礦井火災給煤礦安全生產造成很大威脅。20世紀70年代開始，國內外廣泛采用氮氣防滅火技術，將氮氣注入擬處理區，氮氣分子彌散在破碎煤體周圍，延長煤體氧化周期，從而起到稀釋氧氣，惰化煤體，抑制燃燒的作用。然而氮氣容易隨風逸散，不能起到長期防滅火的作用，同時，常溫氮氣雖能抑制火災，但降溫效果有限，滅火周期長。20世紀90年代開始，汽霧阻化防滅火技術在我國煤礦已開始應用，如：義馬常村煤礦、徐州沛城煤礦、橫河煤礦，均在一定程度消除了火災隱患。利用汽霧阻化防滅火系統將防火用阻化劑配制成水溶液后，以噴霧泵為動力，經汽霧發生器的霧化，對防滅火區域進行噴射，以阻化自燃、惰化煤體、抑制火災。然而，阻化細水霧以漏風風流為載體，進入防滅火區域的氧氣并沒有得到控制，為漏風氧氣可到達而阻化細水霧不可到達區域留有火災隱患，同時，電器元件的使用影響了汽霧阻化防滅火系統在煤礦井下運行和維護過程中的安全性。

參考文獻：梅紅仁，王悅恒.?汽霧阻化防火技術在常村礦的應用[J]，中州煤炭，1997，96(3):42-43。

發明內容

為了克服已有的汽霧阻化防滅火系統留有火災隱患和安全性差的缺陷，本發明提供一種液氮自增壓阻化防滅火系統，該系統不會留下火災隱患安全性高，防滅火效率高。

本發明的技術方案是：該液氮自增壓阻化防滅火系統主要包括阻化液罐、液氮罐、換熱器、霧化噴頭、注氮管，液氮罐下部通過低溫管依次連接第一穩流閥、換熱器的冷支管、第一穩壓閥、第一壓力表和兩相噴頭氣體入口，阻化液罐下部通過阻化液管依次連接第二穩流閥、換熱器的熱支管、第二穩壓閥、第二壓力表和兩相噴頭液體入口，液氮罐上部通過軟管連接阻化液罐上部和換熱器的冷支管出口，兩相噴頭連接注氮管后端。

所述的換熱器內置有單一蜿蜒形換熱管，換熱管為內外兩層管式，冷支管置在熱支管內部，冷支管為導熱材料，熱支管為絕熱材料。

本發明的優點和有益效果：利用液氮的冷量將阻化液降至低溫，并以液氮換熱汽化過程中的氣體膨脹為動力實現液氮汽化后形成的低溫氮氣和低溫阻化液在兩相噴頭的霧化作用，產生低溫霧化阻化液，并通入防滅火區域進行降溫、惰化和阻化防滅火。適用于煤礦井下采空區或封閉空間防滅火。具有降溫、惰化、阻化、霧化多重作用，防滅火效率高，且不含電器元件，安全可靠。結構簡單、體積小，移動方便，占據空間小，可靈活移動。能連續工作，并能夠實現自增壓式注入低溫霧化阻化液進行火災防治而無需外界提供能量，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發明的一個實施例的整體結構示意圖。

圖2是圖1中的換熱器的結構示意圖。

圖中：1.液氮罐，2.阻化液罐，3.換熱器，3-1.換熱管，3-1-1.冷支管，3-1-2.熱支管，4.兩相噴頭，5.注氮管，6.軟管，7-1.第一穩流閥，7-2.第二穩流閥，8-1.第一穩壓閥，8-2.第二穩壓閥，9-1.第一壓力表，9-2.第二壓力表，10.低溫管，11.阻化液管。

具體實施方式

在圖1中，液氮罐1下部通過低溫管10依次連接第一穩流閥7-1、換熱器3的冷支管3-1-1、第一穩壓閥Ⅰ8-1、第一壓力表9-1和兩相噴頭4氣體入口，阻化液罐2下部通過阻化液管11依次連接第二穩流閥7-2、換熱器3的熱支管3-1-2、第二穩壓閥8-2、第二壓力表9-2和兩相噴頭4液體入口，液氮罐1上部通過軟管6連接阻化液罐2上部和換熱器3的冷支管3-1-1出口，兩相噴頭4連接注氮管5后端。

在圖2中，換熱器3內置有單一蜿蜒形換熱管3-1，換熱管3-1為內外兩層管式，冷支管3-1-1布置在熱支管3-1-2內部，冷支管3-1-1為導熱材料，熱支管3-1-2為絕熱材料。

進行液氮自增壓阻化防滅火時，調節第一穩流閥7-1和第二穩流閥7-2達到預定值，液氮罐1內液氮通過低溫管10進入換熱器3的冷支管3-1-1內，阻化液罐2內阻化液通過阻化液管11進入換熱器3的熱支管3-1-2內，液氮和阻化液在換熱管3-1內通過冷支管3-1-1壁面導熱材料進行熱交換。因液氮和阻化液換熱通道單一，流量和流動速度可知，從而液氮和阻化液的換熱速度可以控制，避免了常規換熱器多通道換熱存在的液體分流不均勻而導致局部換熱過大，引起阻化液溫度低于冰點而結冰堵塞管路（“冰堵”現象）而不能繼續工作的問題。

液氮和阻化液在換熱器3內進行熱交換過程中液氮汽化為氮氣，體積膨脹壓力增加，打開并調節第一穩壓閥8-1和第二穩壓閥8-2使得第一壓力表9-1和第二壓力表9-2達到預定值。此時，經熱交換得到的低溫氮氣和低溫阻化液分別通過低溫管10和阻化液管11進入兩相噴頭4，形成低溫霧化阻化液通過注氮管通入防滅火區域，實現火災防治。