CN204419228U - 一种矿用液氮防灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用液氮防灭火装置，包括液氮罐槽车、主管道、低温液体泵和液氮气化装置；其中，主管道的一端与所述液氮罐槽车连接，其另一端上连接有第一供给管路；所述低温液体泵的输入端连接在所述主管道上，所述低温液体泵的输出端还连接有第二供给管路，所述第二供给管路的管路主体部位于所述液氮气化装置内，所述第二供给管路的末端伸出于所述液氮气化装置；所述液氮气化装置上设置有用于对所述管路主体部降温的排风扇；所述第一供给管路上设置有第一控制阀，所述第二供给管路上设置有第二控制阀，所述主管道上设置有主控制阀。

Description

一种矿用液氮防灭火装置

技术领域

本实用新型涉及液氮防灭火技术领域，尤其涉及一种用于煤矿中采用液氮灭火的矿用液氮防灭火装置

背景技术

在煤矿开采过程中，随着采深加大，地温升高，地温接近50℃时，会造成煤的初期氧化条件，且对散热不利，高温持续不下降，实际自然发火期将缩短，温度没有散发性，这就导致自然发火危险性增大。由于地温高，需要加大工作面风量来降温，但是由于其技巧的难控制性和工作的复杂危险性，加大了工作面风量，于是会增大采空区的漏风，同时采空区的热压差将增大，带来了严重的安全隐患。煤的自燃火灾又会增加热害的危害性。

基于现有火灾灾害解决方案操作复杂和难以控制，液氮技术基于液态氮本身体积小、易于贮运的特点，充分发挥液氮抑爆、窒息、冷却等多种作用，采用直接向防灭火区注洒液氮以及液氮汽化为气氮向防灭火区注入的方法，可广泛应用于煤矿井下自燃火灾及外因火灾的处理，具有可防可灭且灭火后易于恢复的特点。液氮防灭火技术具有汽化降温、惰化火区、置换有害气体等多种优势。但是目前防灭火装置多为单一防灭火和单一汽化降温的形式，缺乏一种防灭火、降温一体化装置来实现氮气的高效防灭火和工作空间降温的功能，这也是液氮防灭火技术亟待解决的一个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种集液氮防灭火、气氮防灭火，并能够对工作区进行降温的矿用液氮防灭火装置。

本实用新型技术方案提供一种矿用液氮防灭火装置，包括液氮罐槽车、主管道、低温液体泵和液氮气化装置；其中，主管道的一端与所述液氮罐槽车连接，其另一端上连接有第一供给管路；所述低温液体泵的输入端连接在所述主管道上，所述低温液体泵的输出端还连接有第二供给管路，所述第二供给管路的管路主体部位于所述液氮气化装置内，所述第二供给管路的末端伸出于所述液氮气化装置；所述液氮气化装置上设置有用于对所述管路主体部降温的排风扇；所述第一供给管路上设置有第一控制阀，所述第二供给管路上设置有第二控制阀，所述主管道上设置有主控制阀。

进一步地，所述管路主体部由多个U形管顺次连接形成。

进一步地，所述排风扇通过连接管与待防灭火区的井下压风***连通。

进一步地，所述液氮气化装置上设置有通过通气管道连接在一起的至少两个所述排风扇，所述通气管道与所述连接管连接。

进一步地，所述第一供给管路的末端具有多个喷嘴。

进一步地，所述低温液体泵和液氮气化装置上均设置有自锁支撑座。

进一步地，所述第一供给管路上设置有第一压力表；所述第二供给管路上位于所述低温液体泵和所述液氮气化装置之间设置有第二压力表，所述第二供给管路上位于所述第二供给管路的末端与所述液氮气化装置设置有第三压力表。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本实用新型提供矿用液氮防灭火装置，集液氮灭火、气氮灭火和降温功能于一体。可实现液氮高效防灭火的优势，同时由于液氮气化成为气氮，吸收大量热量，能够实现在工作空间、采空区降温的功能，并可采用气氮进行惰性防灭火，高效利用液氮了在煤矿井下降温和防灭火的优势。

附图说明

图1为本实用新型提供的矿用液氮防灭火装置的结构示意图；

图2为管路主体部的结构示意图；

图3为图2所示的管路主体部中U形管的示意图；

图4为排风扇安装示意图；

图5为排风扇与通气管道、连接管连接示意图。

附图标记对照表：

1-液氮罐槽车；         2-低温液体泵；       3-液氮气化装置；

4-排风扇；             41-通气管道；        42-连接管；

43-通气直角管；        5-主管道；           51-主控制阀；

52-三通阀；            6-第一供给管路；     62-第一压力表；

63-喷嘴；              7-第二供给管路；     71-管路主体部；

710-U形管；            72-末端；            73-第二控制阀；

74-第二压力表；        75-第三压力表；      8-自锁支撑座；

10-低温气化降温装置；  100-待防灭火区。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。本实用新型中涉及的“液氮”为液体氮气；“气氮”为气态氮气，也即是氮气。

如图1所示，本实用新型一实施例提供的一种矿用液氮防灭火装置，包括液氮罐槽车1、主管道5、低温液体泵2和液氮气化装置3。

其中，主管道5的一端与液氮罐槽车1连接，其另一端上连接有第一供给管路6。

低温液体泵2的输入端连接在主管道5上，低温液体泵2的输出端还连接有第二供给管路7，第二供给管路7的管路主体部71位于液氮气化装置3内，第二供给管路7的末端72伸出于液氮气化装置3。液氮气化装置3上设置有用于对管路主体部71降温的排风扇4。

第一供给管路6上设置有第一控制阀61，第二供给管路7上设置有第二控制阀73，主管道5上设置有主控制阀51。

本实用新型提供的一种矿用液氮防灭火装置，用于将矿井下液氮防灭火、降温集于一体，进行利用，适用于矿井下工作面高温处理和高温氧化区的防灭火和降温工作。

该矿用液氮防灭火装置包括液氮罐槽车1、主管道5、低温液体泵2和液氮气化装置3。

液氮罐槽车1，用于储存液氮，并运输液氮的车，其通过液氮罐存储液氮。

主管道5用于将液氮罐槽车1内的液氮输送给第一供给管路6和/或第二供给管路7。

低温液体泵2，为用来输送低温液体(液氮)的泵，它的用途是，在将低温液氮从压力低的场所输送到压力高的场所，也即是对液氮进行保温加压之后，利于液氮喷出进行防灭火。

低温液体泵(简称低温泵)是在石油、空分和化工装置中用来输送低温液体(如液氧、液氮、液氩、液态烃和液化天然气等)的泵，它的用途是将低温液体从压力低的场所输送到压力高的场所。随着空分技术的发展，低温液体得到了广泛的应用及发展。其在空分设备中的只要作用为：用于液体循环；或是从贮槽抽取液体并将其压入汽化器，汽化后送给用户。

液氮气化装置3用来将液氮进行气化，使其转变为气氮，采用气氮进行惰性防灭火。气氮灭火的好处为液氮在气化过程中，会吸收大量的热量，可快速冷却采空区环境温度，大大缩短采空区浮煤氧化的时间，同时延长采空区浮煤自然发火的周期。

液氮气化装置3作用是利用液氮汽化吸热原理，布置在液氮气化装置3中的低温汽化片与管路主体部710在工作空间内进行交换热量，实现工作空间的降温需求，低温汽化片数量可根据空间需要进行增加来控制工作面的作业温度。

液氮气化装置3上设置有用于对管路主体部71降温的排风扇4。具体地，排风扇4安装在低温气化片的外罩上，利用待防灭火区100中的井下的压风***提供动力，加快井下高温作业空间的热量交换，实现零电耗无环境污染散热降温。

主管道5的一端与液氮罐槽车1连接，其另一端与第一供给管路6连接。低温液体泵2的输入端连接在主管道5上，低温液体泵2的输出端还连接有第二供给管路7。从而可以通过主管道5将液氮输送给第一供给管路6和/或第二供给管路7。为了控制主管道开启与关闭，在主管道5上设置有主控制阀51。

为了便于连接，可将主管道5、第一供给管路6、低温液体泵2的输入端通过三通阀52连接。主控制阀51设置在三通阀52的上游，以实现总体控制。

在第一供给管路6上设置第一控制阀61，以控制其开启与关闭，第一供给管路6的末端优选地布置在待防灭火区100内。

当需要液氮防灭火时，开启主控制阀51和第一控制阀61，即可将液氮输送至待防灭火区100内，进行防灭火。

在第二供给管路7上设置第二控制阀73，以控制其开启与关闭。第二供给管路7的管路主体部71位于液氮气化装置3内。在液氮气化装置3的作用下，管路主体部71内的液氮气化为气氮。同时排风扇4还可以对管路主体部71进行降温。汽化后的气氮(氮气)经末端72排入待防灭火区100(采空区高温氧化区)进行惰化灭火。

上述低温液体泵2、液氮气化装置3和排风扇4组成了用于对液氮进行降温气化的低温气化降温装置。

由此，本实用新型提供的矿用液氮防灭火装置，将液氮防灭火、气氮防灭火和降温功能集于一体，既可以单独使用液氮防灭火，也可以使用气氮防灭火，还可以同时气氮和液氮进行防灭火，能够满足不同的需求，有效提高液氮的防灭火和降温效率，实现集约化高效率注氮，而且还有利于改善井下局部环境的空气质量，具有广泛的实用性。

较佳地，如图1-3所示，管路主体部71由多个U形管710顺次连接形成。多个U形管710依次连接，布置在液氮气化装置3，增加了液氮在液氮气化装置3内的行程，提高了气化效果，并利于在气化过程中降低环境温度。

较佳地，如图1所示，排风扇4通过连接管42与待防灭火区100的井下压风***(图中未示出)连通。利用井下压风***提供动力，提高周围环境与液氮的热量交换效率。由于排风扇4将井内的高温气体排出，与液氮进行热量交换，大大地降低了井下周围环境的温度，缩短了防灭火周期。

由此，该排风扇4具有如下两种功能：

当排风扇4没有与待防灭火区100的井下压风***连通时，其排出的风用于对管路主体部71内的液氮进行降温或保持在液氮气化时所需温度。

当排风扇4与待防灭火区100的井下压风***连通时，其将井下高温气体排出，与管路主体部71内的液氮进行热量交换，大大降低了周围环形或井下环境的温度。

较佳地，如图4-5所示，液氮气化装置3上设置有通过通气管道41连接在一起的至少两个排风扇4，通气管道41与连接管42连接。

通过设置至少两个排风扇4或多个排风扇4，提高了热量交换的效率或降温效率。

该两个排风扇4或多个排风扇4通过通气管道41连接在一起，通气管道41又通过通气直角管与连接管42连接。从而所有排风扇4中的所能排出的风都由连接管42供给。

当连接管42与待防灭火区100的井下压风***连通时，连接管42将井下高温气体供给每个排风扇4排出，提高了液氮与环境之间进行热量交换，大大降低了周围环形或井下环境的温度。

较佳地，如图1所示，第一供给管路6的末端具有多个喷嘴63，多个喷嘴63朝向不同的方向布置，用于在待防灭火区100内朝向不同的方向灌注液氮，提高防灭火效果。

较佳地，如图1所示，低温液体泵2和液氮气化装置3上均设置有自锁支撑座8。该自锁支撑座8可以移动，便于根据需要将低温液体泵2和液氮气化装置3移动至所需位置，例如待防灭火区100的井下，并可以实现自锁，避免滑动造成管路断裂。

较佳地，如图1所示，为了方便控制，在第一供给管路6上设置有第一压力表62；在第二供给管路7上位于低温液体泵2和液氮气化装置3之间设置有第二压力表74，在第二供给管路7上位于第二供给管路7的末端72与液氮气化装置3设置有第三压力表75。便于使用者通过第一压力表62观察第一供给管路6内的压力，是否满足液氮管柱所需压力。也便于使用者通过观察第三压力表75和第二压力表74之间的压力差，是否满足气氮防灭火所需的压力。

综上，本实用新型提供的矿用液氮防灭火装置，集液氮灭火、气氮灭火和降温功能于一体。可实现液氮高效防灭火的优势，同时由于液氮气化成为气氮，吸收大量热量，能够实现在工作空间、采空区降温的功能，并可采用气氮进行惰性防灭火，高效利用液氮了在煤矿井下降温和防灭火的优势。

采用上述矿用液氮防灭火装置进行防灭火的使用方法，如下：

步骤1：打开主控制阀51。

步骤2：若使用液氮进行防灭火，则开启第一供给管路6上的第一控制阀61，液氮经由第一供给管路6喷出，以进行防灭火；

若使用气氮进行防灭火，则开启第二供给管路7上的第二控制阀73，液氮从低温液体泵2流入第二供给管路7内，并在液氮气化装置3内气化，液氮气化为气氮，同时，排风扇4对管路主体部71进行降温，气氮经第二供给管路7的末端72喷出，以进行防灭火。

若既需要使用液氮进行防灭火，又需要使用气氮进行防灭火，则保持开启第一控制阀61和第二控制阀73。使第一供给管路6喷出液氮，第二供给管路喷出气氮，进行防灭火，提高了灭火效率，满足了不同的需求。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，包括液氮罐槽车、主管道、低温液体泵和液氮气化装置；

其中，主管道的一端与所述液氮罐槽车连接，其另一端上连接有第一供给管路；

所述低温液体泵的输入端连接在所述主管道上，所述低温液体泵的输出端还连接有第二供给管路，所述第二供给管路的管路主体部位于所述液氮气化装置内，所述第二供给管路的末端伸出于所述液氮气化装置；

所述液氮气化装置上设置有用于对所述管路主体部降温的排风扇；

所述第一供给管路上设置有第一控制阀，所述第二供给管路上设置有第二控制阀，所述主管道上设置有主控制阀。

2.根据权利要求1所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述管路主体部由多个U形管顺次连接形成。

3.根据权利要求1所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述排风扇通过连接管与待防灭火区的井下压风***连通。

4.根据权利要求3所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述液氮气化装置上设置有通过通气管道连接在一起的至少两个所述排风扇，所述通气管道与所述连接管连接。

5.根据权利要求1所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述第一供给管路的末端具有多个喷嘴。

6.根据权利要求1所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述低温液体泵和液氮气化装置上均设置有自锁支撑座。

7.根据权利要求1所述的一种矿用液氮防灭火装置，其特征在于，所述第一供给管路上设置有第一压力表；

所述第二供给管路上位于所述低温液体泵和所述液氮气化装置之间设置有第二压力表，所述第二供给管路上位于所述第二供给管路的末端与所述液氮气化装置设置有第三压力表。