專利名稱：地面直注式液氮防滅火系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤礦液氮防滅火裝置。
背景技術：
我國目前約50%的煤礦存在自然發火危險，煤炭自燃嚴重威脅著礦井的安全生產和工人的生命安全。采取黃泥灌漿、阻化劑、凝膠、泡沫等常規的防滅火技術手段，對某些處在半干旱地區的礦區，受缺水、少土等條件制約，實施困難，只能在局部實施。另外，由于火源的位置很難判斷，灌注泥漿或者膠體，覆蓋范圍小，擴散范圍有限，不易到達火源位置，且容易造成礦井環境污染。常態氮氣防滅火技術，降溫效果差，滅火期間常需要配合其他輔助滅火措施，滅火周期長。液氮汽化可吸收大量的熱，降低火區溫度，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在常溫條件下極易汽化，液氮和氮氣之間的體積汽化比在1 :600以上，在鉆孔中汽化后的氮氣阻礙了液氮的進一步流動，易產生氣塞、間歇泉等現象，使得液氮難以進入防滅火區域，影響液氮的灌注效率及防滅火效果。這也是制約液氮防滅火技術大規模應用的主要原因。參考文獻張曙光，徐烈，劉鳳梁，孫恒，朱紅梅.低溫液體管路輸送中幾個問題的分析[J].低溫與超導，2004，32 (4):11-14。
發明內容
為了克服現有的液氮防滅火裝置注液氮極易產生氣塞、間歇泉等現象，阻止液氮沿注氮管進入井下，影響液氮的灌注效率及防滅火效果的不足，本發明提供一種地面直注式液氮防滅火系統，該系統灌注效率高、防滅火效果好，可實現液氮高效、快速的注入井下防滅火區域。本發明的技術方案是一種地面直注式液氮防滅火系統，該系統主要包括液氮槽罐車、緩沖罐、氮氣輸送管，液氮槽罐車的出口通過低溫液體輸送軟管與往復式低溫液體泵的進口相連，往復式低溫液體泵的出口通過低溫液體輸送軟管與緩沖罐上部的進液口相連，緩沖罐下部的出液口通過真空法蘭與真空低溫絕熱管相連，真空低溫絕熱管通過三通閥與注氮管和氮氣輸送管相連，緩沖罐上端設有排氣口，排氣口連接有氮氣輸送管，氮氣輸送管上依次接有前壓力表、氮氣出口減壓閥、后壓力表和終端減壓閥，緩沖罐下部外殼與內膽之間設有真空層，緩沖罐上部為單層外殼，緩沖罐上端連接有泄壓閥。真空低溫絕熱管長度小于5m，注氮管長度應不小于地面鉆孔總長度的2/3。氮氣輸送管為星型翅片管。本發明解決了液氮汽化后的氣液兩相分離和避免注氮管堵塞的關鍵技術問題，緩沖罐上部汽化后的氮氣，吹洗注氮管的孔壁，減小鉆孔中水及殘渣等對鉆孔造成的冰堵或者堵塞。液氮注入火區的溫度低(低于_50°C )，可有效吸收火區熱量，液氮汽化后大流量的氮氣可以有效惰化火區。結構簡單，便于安裝，安全可靠，滅火效率較常態氮氣防滅火技術提高30%以上，而且有效避免了注液氮過程中出現的氣塞、間歇泉等現象，較傳統直接灌注液氮的工藝，液氮的灌注效率提高20%以上，具有廣泛的適用性。尤其適用于淺埋深煤礦井
3下采空區隱蔽火源的防滅火。汝箕溝煤礦曾發生重大瓦斯爆炸(燃燒事故)，全礦井被迫封閉。該礦井成功采用本發明，實施了以地面鉆孔大流量灌注液氮為主的防滅火技術，僅耗時12天，灌注近1500t的液氮，就成功撲滅火區，恢復了礦井的安全生產。而與之火區規模接近的白芨溝煤礦，采用流量為M00m3/h的常態氮氣惰化淺地表特大型火區，用時11個月才成功啟封火區。
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中的氮氣輸送管結構示意圖。圖中1.液氮槽罐車，2.往復式低溫液體泵，3.低溫液體輸送軟管，4.真空低溫絕熱管，5-1.氮氣出口減壓閥，5-2.終端減壓閥，5-3.緩沖罐出口液氮減壓閥，6.泄壓閥，7.氮氣輸送管，8-1.前壓力表，8-2.后壓力表，9.液位計，10.緩沖罐，11.真空法蘭，12.三通閥，13.聚氨酯封孔段，14.注氮管。
具體實施例方式在圖1中，液氮槽罐車1的出口通過低溫液體輸送軟管3與往復式低溫液體泵2的進口相連，往復式低溫液體泵2的出口通過低溫液體輸送軟管3與緩沖罐10上部的進液口相連，緩沖罐10下部的出液口通過真空法蘭11與真空低溫絕熱管4相連，真空低溫絕熱管4通過三通閥12與注氮管14和氮氣輸送管7相連，緩沖罐10上端設有排氣口，排氣口連接有氮氣輸送管7，氮氣輸送管7上依次接有前壓力表8-1、氮氣出口減壓閥5-1、后壓力表8-2和終端減壓閥5-2，緩沖罐10下部外殼與內膽之間設有真空層，緩沖罐10上部為單層外殼，緩沖罐10上端連接有泄壓閥6。真空低溫絕熱管4長度小于5m，注氮管14長度應不小于地面鉆孔總長度的2/3。在圖2中，氮氣輸送管7為星型翅片管。液氮從液氮槽罐車1由低溫液體輸送軟管3進入往復式低溫液體泵2，再由低溫液體輸送軟管3送入緩沖罐10。此時，氮氣出口減壓閥5-1和終端減壓閥5-2打開，緩沖罐出口液氮減壓閥5-3和泄壓閥6關閉。液氮汽化后的氮氣由氮氣輸送管7進入注氮管14，吹洗注氮管管壁，使之通暢。如若后壓力表8-2讀數持續增高，說明注氮管中存在堵塞狀態，繼續注氮氣使得后壓力表8-2讀數下降為止。此后，關閉氮氣出口減壓閥5-1和終端減壓閥5-2。當液位計9達到設定值時，打開閥門緩沖罐出口液氮減壓閥5-3，液氮流經真空低溫絕熱管4進入注氮管14中，通過液氮自身重力注入井下防滅火區域。當前壓力表8-1讀數超過設定值后，泄壓閥6自動開啟泄壓排氮，保障整個系統的安全可靠。
權利要求
1.一種地面直注式液氮防滅火系統，該系統主要包括液氮槽罐車、緩沖罐、氮氣輸送管，其特征在于液氮槽罐車的出口通過低溫液體輸送軟管與往復式低溫液體泵的進口相連，往復式低溫液體泵的出口通過低溫液體輸送軟管與緩沖罐上部的進液口相連，緩沖罐下部的出液口通過真空法蘭與真空低溫絕熱管相連，真空低溫絕熱管通過三通閥與注氮管和氮氣輸送管相連，緩沖罐上端設有排氣口，排氣口連接有氮氣輸送管，氮氣輸送管上依次接有前壓力表、氮氣出口減壓閥、后壓力表和終端減壓閥，緩沖罐下部外殼與內膽之間設有真空層，緩沖罐上部為單層外殼，緩沖罐上端連接有泄壓閥。
2.根據權利要求1所述的地面直注式液氮防滅火系統，其特征在于真空低溫絕熱管長度小于5m，注氮管長度應不小于地面鉆孔總長度的2/3。
3.根據權利要求1所述的地面直注式液氮防滅火系統，其特征在于氮氣輸送管為星型翅片管。
全文摘要
本發明公開了一種地面直注式液氮防滅火系統，該系統液氮槽罐車的出口與往復式低溫液體泵的進口相連，往復式低溫液體泵的出口與緩沖罐上部的進液口相連，緩沖罐下部的出液口與真空低溫絕熱管相連，真空低溫絕熱管與注氮管和氮氣輸送管相連，緩沖罐上端排氣口連接有氮氣輸送管，緩沖罐上部為單層外殼，緩沖罐上端連接有泄壓閥。解決了液氮汽化后的氣液兩相分離和避免注氮管堵塞的關鍵技術問題。結構簡單，便于安裝，安全可靠，有效避免了注液氮過程中出現的氣塞、間歇泉等現象，較傳統直接灌注液氮的工藝，液氮的灌注效率提高20%以上。尤其適用于淺埋深煤礦井下采空區隱蔽火源的防滅火。
文檔編號A62C3/00GK102562125SQ201210026879
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者嚴永勝, 史波波, 周光華, 周福寶, 李玉民, 王儉, 邵和, 馬靈軍 申請人:中國礦業大學