[發(fā)明專利]一種氣液兩相流體雙層管路輸運末端網(wǎng)式發(fā)泡裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210098047.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN114396304A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 邵振魯;王德明;仲曉星;曹凱;湯笑飛;花得龍
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21F5/06
• 分類號: E21F5/06;E21F5/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權代理有限公司 11385
• 代理人: 李寧

本發(fā)明提供一種氣液兩相流體雙層管路輸運末端網(wǎng)式發(fā)泡裝置，包括雙層管路；雙層管路包括外層管、內(nèi)層管；內(nèi)層管和外層管之間通過連接桿相連并形成圓環(huán)形空腔；內(nèi)層管用于輸送發(fā)泡劑預混液，圓環(huán)形空腔用于輸送氣體；內(nèi)層管的輸出端設有霧化噴頭；外層管在霧化噴頭的噴射方向上設有發(fā)泡網(wǎng)。霧化噴頭用于將含有發(fā)泡劑的預混液霧化成微細顆粒并噴射至發(fā)泡網(wǎng)上，發(fā)泡網(wǎng)對霧化顆粒具有高吸著力，附著在發(fā)泡網(wǎng)上的霧化顆粒在通過內(nèi)層管和外層管之間的圓環(huán)形空腔輸運的高壓氣體的作用下發(fā)泡，并注入目標區(qū)域。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)裝置在治理高位火區(qū)時下游泡沫輸運管線沿程阻力損失大，管路末端出口處的壓力小、泡沫易破碎，最終發(fā)泡效果差等缺陷。

本申請是母案名稱為“一種氣液兩相流體雙層管路輸運末端網(wǎng)式發(fā) 泡裝置”的發(fā)明專利的分案申請；母案申請的申請?zhí)枮椋?CN201911093290.8；母案申請的申請日為：2019.11.11。

技術領域

本發(fā)明涉及一種發(fā)泡裝置，尤其適用于煤自燃火災的治理的氣液兩相流體 雙層管路輸運末端網(wǎng)式發(fā)泡裝置及方法。

背景技術

煤炭開采過程中會遺留大量浮煤在采空區(qū)，浮煤在與氧氣的長期接觸過程 中發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生熱量并逐漸積聚，當達到煤的燃點時發(fā)生自燃，由煤自 燃引發(fā)的礦井火災和煤田火災是我國煤礦領域主要的自然災害。事故統(tǒng)計數(shù)據(jù) 顯示，我國90％以上的礦井火災是由煤自燃引起的，70％以上的大中型煤礦存 在煤層自然發(fā)火危險，每年因煤自燃造成的礦井安全隱患超過4000次，引發(fā) 的災害超過360起。我國每年因煤田火災直接燒失的煤炭量達2000萬噸以上， 并且導致近10倍的呆滯煤炭資源無法開采。煤自燃火災不僅燒毀大量煤炭資 源，破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，其燃燒過程還會產(chǎn)生CO、SO 2等大量有毒有害氣 體，對井下人員生命安全構成嚴重威脅。此外，礦井火災極易引發(fā)瓦斯、煤塵 爆炸事故，造成群死群傷的重特大事故，對社會的穩(wěn)定和諧發(fā)展產(chǎn)生惡劣影響。 因此，煤自燃火災的治理對于保護煤炭資源、保障礦井安全生產(chǎn)具有十分重要 的意義。

兩相泡沫技術作為撲滅大空間隱蔽煤自燃火災的一種重要方法，以其大流 量、高倍數(shù)、高堆積性的特點獲得了廣泛應用，處理了大量礦井火災和煤田火 災。傳統(tǒng)礦井防滅火兩相泡沫的制備利用專門的添加裝置將發(fā)泡劑添加至輸水 管路中，水與發(fā)泡劑在流入混合器中混合后形成預混泡沫液并進入渦輪式或擋 板式發(fā)泡器，在發(fā)泡器中接入氮氣(壓風)管路，氮氣(壓風)與含有發(fā)泡劑 的預混泡沫液相互作用產(chǎn)生出兩相泡沫，形成的兩相泡沫在水、氣壓力作用下 通過管路輸運到煤自燃火區(qū)進行滅火作業(yè)。由于泡沫的下游輸運管線沿程阻力 損失較大，當該兩相泡沫制備方法用于治理同一水平火區(qū)或下水平低位火區(qū)時 尚能取得較好的滅火效果，但是當用于治理上水平高位火區(qū)時，泡沫在沿程阻 力和高差導致的重力作用下自身會發(fā)生破碎，在管路末端出口處的壓力也急劇 減小，導致最終發(fā)泡效果差、擴散范圍小、堆積高度低，嚴重影響滅火效果。

泡沫的終端輸出狀態(tài)是保障滅火效果的關鍵，在開展滅火作業(yè)時，應盡可 能將發(fā)泡器放置在距煤自燃火區(qū)最近的位置，縮短泡沫的管道輸運距離，降低 沿程阻力損失。然而，當前兩相泡沫制備過程中，液體(水和發(fā)泡劑形成的預 混泡沫液)和氣體(氮氣或壓風)分別通過兩條管路分別進入發(fā)泡器，無法通 過鉆孔內(nèi)的一條管路同時將氣、液兩相介質(zhì)輸運至發(fā)泡器，且發(fā)泡器尺寸較大， 在最理想的狀態(tài)下，發(fā)泡器只能放在鉆孔前方，無法深入鉆孔內(nèi)部乃至直達煤 自燃火區(qū)，導致在治理高位火區(qū)時效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種能夠布置到 煤自燃火區(qū)內(nèi)，同時將氣、液兩相流體通過鉆孔內(nèi)的一條管路輸運，且管路末 端能夠產(chǎn)生大流量、高倍數(shù)兩相泡沫的發(fā)泡裝置，該發(fā)泡裝置流量大、發(fā)泡倍 數(shù)高、成泡效果好，能夠擴大泡沫擴散范圍和堆積高度，顯著提高滅火效率、 縮短滅火工期、節(jié)省滅火成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：