專利名稱：礦用二氧化碳防滅火裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤礦井下自然發(fā)火防治領域，特別是一種利用二氧化碳 防治煤礦井下自然發(fā)火的礦用二氧化碳防滅火裝置。
背景技術：
煤礦井下防治自然發(fā)火的防滅火方法主要有注水、注漿、注凝膠、噴漿 堵漏、均壓調(diào)風、封閉火區(qū)等多種。防治井下煤的自然發(fā)火是一難題，人們 一直在探索尋求更好的解決辦法。目前，我國煤礦井下自然發(fā)火常用的防滅 火方法是采用注氮技術。但礦用氮氣滅火設備價格高。 發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術煤礦井下用注氮工藝防滅火設備價格高、使用效果不 夠理想的不足，本實用新型提供一種滅火效果好、經(jīng)濟、成本低、使用方便、 適合煤礦現(xiàn)場滅火實際需要的礦用二氧化碳防滅火裝置。 本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是 礦用二氧化碳防滅火主要由控制箱、汽化器、儲氣罐、集中顯示柜構(gòu)成。 控制箱內(nèi)裝有液態(tài)C02進液測控管路、C02出氣測控管路。
液態(tài)C02進液測控管路的入口有進液控制閥，進液控制閥的入口接與液
態(tài)C02槽車的槽車接口連接的供液閥。液態(tài)co2進液測控管路上接有進液流 量、壓力、溫度檢測；其后經(jīng)汽化控制閥接汽化器的汽化管入口。
C02出氣測控管路的入口有C02出氣控制閥，C02出氣控制閥入口接儲氣
罐出口的穩(wěn)壓閥；C02出氣測控管路上接有出氣流量、壓力、溫度檢測器；其 后接與井下輸氣管路連接的供氣閥。
汽化器采用水浴式汽化器；主要由水箱、汽化管和加熱裝置。汽化管和 加熱裝置置于水箱的循環(huán)水中，水箱上有溫度傳感器；汽化管的出口接儲氣 罐的入口。儲氣罐的出口經(jīng)穩(wěn)壓閥后， 一路接出氣控制閥，另一路經(jīng)放空閥 至大氣；其上還有安全閥、聲光報警器等。集中顯示柜的面板上有液態(tài)C02 的進液流量、壓力、溫度顯示器和C02出氣的流量、壓力、溫度顯示器；各 顯示器通過傳感器信號線與各檢測器對應連接。
本實用新型的有益效果是-
解決了液態(tài)C02汽化和避免冰堵的關鍵技術，滅火效果好，使用方便、 經(jīng)濟。是一種高效適用的礦用防滅火技術。具體的優(yōu)點是
① 氣體純度高，0)2含量達100%，不含氧氣，有利于火區(qū)氣體的惰化。
② 氣體溫度低，可控制在0 1(TC,能吸收著火點的熱量，降低其溫度。
③ 氣體比重大，能有效隔離煤體的氧氣，使火源熄滅或阻止進一步氧化。④ 氣體產(chǎn)氣量大，可達1000m3/h以上，能快速發(fā)揮防治自然發(fā)火作用。
⑤ 設備投資少，僅為礦用氮氣滅火設備的1/5 1/10。液態(tài)C02價格600 元/噸，轉(zhuǎn)化為氣體為1.2元/m3，與氮氣3 4元/mS相比經(jīng)濟效益相當可觀。

圖1是礦用二氧化碳防滅火裝置的組成示意圖。
圖2是礦用二氧化碳防滅火裝置的組成及其構(gòu)成防滅火系統(tǒng)的方框圖。
圖3是控制箱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是集中顯示柜面板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5、 6是蒸汽加熱汽化器的結(jié)構(gòu)示意圖俯、主視圖。
圖7是圖6中的A—A剖面圖、汽化管的斷面圖。
圖8是圖6中的B—B剖視圖、蒸汽加熱管的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9、 IO是電加熱汽化器的結(jié)構(gòu)示意圖主、俯視圖。
圖中1-液態(tài)C02槽車、2-控制箱、3-儲氣罐、4-汽化器、5-集中顯示 柜、6-透明拉門、7-循環(huán)水進水閥、8-水箱、9-液態(tài)C02汽化管、10-循環(huán)水 出水閥、11-汽化管出口閥、12-蒸汽加熱管、13-泄汽孔、14-水箱、15-液位 計、16-液態(tài)C02汽化管、17-液態(tài)C02進液管、18-進水管、19-排污管、20-循環(huán)泵水管、21-C02出氣管、22-循環(huán)水溢流口、 23-電加熱器、24--電控箱、 25-控制面板、F廣進液控制閥、F2-出氣控制閥、F3-汽化控制閥、F4-供液閥、 F5-供氣閥、FA-安全閥、FD-電磁閥、Fw-穩(wěn)壓閥、FK-放空閥、FQ-蒸汽閥、FY-壓縮空氣閥、BJ-聲光報警器、Q廠進液流量檢測器、P廠進液壓力檢測器、T廣 進液溫度檢測器、Q2-出氣流量檢測器、P2-出氣壓力檢測器、T2-出氣溫度檢 測器、TQ-溫度檢測器、Lx-傳感器信號線、XQ廠進液流量顯示器、XP廠進液壓 力顯示器、XT廠進液溫度顯示器、XQ2-出氣流量顯示器、XP2-出氣壓力顯示器、 XT2-出氣溫度顯示器、Dz-指示燈。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
在圖1、 2中示出本實用新型礦用二氧化碳防滅火裝置的組成。主要由控 制箱2、儲氣罐3、汽化器4、集中顯示柜5組成。
①控制箱2:圖3示出控制箱2的結(jié)構(gòu)。作為液態(tài)C02供液和C02供氣流
量、壓力、溫度控制裝置，其內(nèi)有液態(tài)C02進液測控管路、C02出氣測控管路。
液態(tài)C02進液測控管路其入口設有接供液閥F4的進液控制閥Fu其管 路上裝有箱內(nèi)的液態(tài)C02進液流量檢測器Qi、壓力檢測器Pi、溫度檢測器Tu 其后經(jīng)箱外的進液管路、液態(tài)C02汽化控制閥F3，接入汽化器4。
C02出氣測控管路:其入口設有接儲氣罐3出口減壓穩(wěn)壓閥FW的C02供氣
控制閥F2;其管路上裝有箱內(nèi)的C02氣體流量檢測器Q2、壓力檢測器P2、溫度檢測器T2。其后經(jīng)箱外的出氣管路接供氣閥F5。
控制箱進液測控管路入口的供液閥F4，通過進液高壓膠管接用于運送提 供液態(tài)C02的槽車1的接口 。出氣測控管路出口的供氣閥F5接井下輸氣管路。
流量檢測器Ch、 Q2采用帶信號輸出的電磁流量計，壓力檢測器Ph P2采
用帶信號輸出的壓力計，溫度檢測器Th T2采用帶信號輸出的溫度計?？刂?箱采用透明拉門6，且與進液控制閥Fh出氣控制閥F2組合在一起，可以方 便地進行監(jiān)視和調(diào)控。
② 汽化器4:采用蒸汽加熱的水浴式汽化器。加熱裝置為蒸汽加熱管。 在圖5 8中示出蒸汽加熱水浴式汽化器的結(jié)構(gòu)。主要由水箱8、汽化管
9和蒸氣加熱管12組成。水箱8內(nèi)加循環(huán)水；水箱8上部有循環(huán)水進水閥7， 其下部有循環(huán)水出水閥10。汽化管9和蒸汽加熱管12置于水中。汽化管9 為兩端由橫向端管連接的、多根呈蛇形彎曲的星型翅片管成排組合構(gòu)成。蒸 汽加熱管12位于汽化管9的下部，為兩端由橫向端管連接的多根管成排組合 而成，管壁上布有泄汽孔13;其入口經(jīng)蒸汽閥FQ接鍋爐蒸汽源。
如圖l、 8所示，C02汽化管9的入口接穩(wěn)壓用的汽化控制閥f3，其出口 經(jīng)汽化管出口閥11接儲氣罐3。水箱8頂部有溫度檢測器Tq、即溫度傳感器。
汽化器4的主要技術指標、或調(diào)整范圍為&汽化能力600 10001113/11; b.出氣溫度0 10。C; c.出氣壓力0.6Mpa lMpa。
③ 儲氣罐3:為低壓壓力容器；如圖1所示，其入口接汽化器汽化管9 的出口，其出口經(jīng)C02氣體減壓穩(wěn)壓閥Fw后分兩路 一路經(jīng)控制箱2的C02
出氣控制閥F2接C02出氣測控管路；另一路經(jīng)放空閥FK至大氣；其頂部有安
全陶Fa、聲光報警器BJ、作雙重安全保護的電接點電磁閥Fo。
④ 集中顯示柜5:圖4示出集中顯示柜面板的結(jié)構(gòu)。其面板上有液態(tài)C02 進液的流量、壓力、溫度顯示器XCh、 XPb XTb以及C02出氣流量、壓力、 溫度顯示器XQ2、 XP2、 XT2。各顯示器通過傳感器信號線Lx，分別與進液流量、 壓力、溫度的檢測器Qh Pi、 L，以及C02出氣流量、壓力、溫度的檢測器 Q2、 P2、 T2對應連接。各顯示器采用數(shù)碼顯示。其余有指示燈Dz等。
礦用二氧化碳防滅火裝置的工作原理和操作方法
在圖2中示出礦用二氧化碳防滅火裝置構(gòu)成的系統(tǒng)和工作原理。它是借 助液態(tài)C02汽化后產(chǎn)生的壓力通過管路或鉆孔將其注入火區(qū)，利用C02的防滅 火性能對火區(qū)進行降溫和惰化，達到防滅火目的。液態(tài)C02汽化易發(fā)生冰堵，
防止液態(tài)C02冰堵是技術關鍵。本裝置通過供液閥F4、供氣閥F5分別與液態(tài) C02槽車l、向井下供C02的井下輸氣管路連接，組成礦用C02防滅火系統(tǒng)。
從運送液態(tài)C02槽車上壓出的C02液體，經(jīng)控制箱對進液壓力、流量、溫 度控制后進入汽化器，在汽化器中用蒸汽或其他方法加熱，將其汽化管內(nèi)的液態(tài)C02變成氣體。C02氣體經(jīng)儲氣罐儲存和控制箱對出氣流量、壓力、溫度 控制后，經(jīng)井下輸氣管路輸送到用氣地點防滅火。C02輸氣管路可利用注漿管。 操作方法
① 汽化準備汽化器水箱加循環(huán)水且啟動加熱裝置；把進液高壓膠管連 接到液態(tài)C02槽車接口上；調(diào)整儲氣罐安全閥FA設定壓力高于l.OMpa;調(diào)整 儲氣罐出口穩(wěn)壓閥Fw設定壓力0.6Mpa;關閉供氣閥F5。
② 汽化操作
&.打開供液閥？4，順序開啟并調(diào)整進液控制閥Fi、汽化控制閥F3、出氣
控制閥F2，使部分液態(tài)C02緩慢進入汽化器4，然后關閉供液閥F4。
b.當儲氣罐3的壓力達到0.6Mpa后，打開供氣閥Fs開始往井下供氣，
同時打開供液閥F4;初始階段，通過調(diào)整出氣控制閥F2控制，先小流量供氣。 c.待輸氣管路溫度適應C02氣體溫度后，調(diào)整出氣控制閥F2，同時調(diào)進
液控制閥Fi，使氣體符合壓力、流量、溫度要求，正式給井下用氣地點供氣。 系統(tǒng)壓力、即儲氣罐3的壓力。為保證系統(tǒng)壓力不低于形成冰堵的臨界 點壓力0.517Mpa,系統(tǒng)出口減壓穩(wěn)壓閥Fw的壓力調(diào)整不低于0.6Mpa，留有 余量。避免形成冰堵的關鍵是系統(tǒng)壓力必須高于0.517Mpa。系統(tǒng)壓力根據(jù)井 下管路阻力調(diào)整穩(wěn)壓閥Fw:井下管路暢通時，穩(wěn)壓閥Fw壓力調(diào)低但不超過下 限0.6Mpa;井下管路不暢通，穩(wěn)壓閥Fw壓力調(diào)高但不超過上限lMpa。
③ 一旦形成冰堵，立即關閉進液控制閥F^對管路系統(tǒng)檢查；
④ 系統(tǒng)壓力超限，安全閥FA動作、聲光報警器BJ報警，應調(diào)整進液控 制閥Fh減少供液壓力；或/和調(diào)整出氣控制閥F2，增加供氣流量。
⑤ 井下供氣完成，關閉供液閥F4，打開放空閥Fk，釋放管路內(nèi)殘存的C02; 等系統(tǒng)壓力降低到O. 1Mpa左右后，關閉汽化器的加熱裝置，關停循環(huán)水。
在上述實施方案中，還可以采用以下技術措施加以改進
1. 為避免形成冰堵，必要時，可在控制箱液態(tài)C02進液測控管路輸出側(cè)， 接一個壓縮空氣閥FY，與壓縮空氣源連接，以增加汽化開始時的系統(tǒng)壓力。
2. 進液、供氣管路全部采用電控方式。進液控制閥F"汽化控制閥F3、
出氣控制閥F2采用電動控制閥，供液閥F4、供氣閥F5、放空閥FK采用電磁
換向閥。上述各閥的電控操作按鈕設置在集中顯示柜5上，實行集中控制。 3 .汽化器也可采用電加熱水浴式汽化器，以及其它加熱方式。 在圖9、 IO中示出電加熱水浴式汽化器的結(jié)構(gòu)。由水箱14、液態(tài)C(V汽 化管16及其進液管17和C02出氣管21、電加熱器23及電控箱24等組成。 水箱14外壁上有液位計15、進水管18、溢流口 22、循環(huán)泵水管20，水箱 14底部有排污管19。水箱上有電控箱24，電控箱24控制電加熱器23，并與 溫度傳感器連接。電控箱24的控制面板25上設有溫度顯示器和調(diào)節(jié)器。
權利要求1. 一種礦用二氧化碳防滅火裝置，其特征在于包括控制箱(2)、汽化器(4)、儲氣罐(3)、集中顯示柜(5)；控制箱(2)內(nèi)有液態(tài)CO2進液測控管路、CO2出氣測控管路；液態(tài)CO2進液測控管路的入口有進液控制閥(F1)，進液控制閥(F1)入口接與液態(tài)CO2槽車(1)的槽車接口連接的供液閥(F4)；液態(tài)CO2進液測控管路上接有進液流量、壓力、溫度檢測器(Q1、P1、T1)；其后經(jīng)汽化控制閥(F3)接汽化器(4)的汽化管入口；CO2出氣測控管路的入口有CO2出氣控制閥(F2)，CO2出氣控制閥(F2)入口接儲氣罐(3)出口的穩(wěn)壓閥(Fw)；CO2出氣測控管路上接有出氣流量、壓力、溫度檢測器(Q2、P2、T2)；其后接與井下輸氣管路連接的供氣閥(F5)；汽化器(4)為水浴式汽化器，包括水箱、汽化管和加熱裝置；汽化管和加熱裝置置于水箱的循環(huán)水中，水箱上有溫度傳感器(TQ)；汽化管的出口接儲氣罐(3)的入口；儲氣罐(3)的出口經(jīng)穩(wěn)壓閥(Fw)后，一路接出氣控制閥(F2)，另一路經(jīng)放空閥(FK)至大氣；其上還有安全閥(FA)、聲光報警器(BJ)；集中顯示柜(5)的面板上有液態(tài)CO2的進液流量、壓力、溫度顯示器(XQ1、XP1、XT1)和CO2出氣的流量、壓力、溫度顯示器(XQ2、XP2、XT2)；各顯示器通過傳感器信號線(Lx)與各檢測器對應連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的礦用二氧化碳防滅火裝置，其特征在于所說 的水浴式汽化器(4)的加熱裝置為蒸汽加熱管(12);汽化管(9)為兩端由橫向 端管連接的、多根呈蛇形彎曲的星型翅片管成排組合構(gòu)成；蒸汽加熱管(12) 位于汽化管(9)的下部，為兩端由橫向端管連接的多根管成排組合而成；其管 壁上布有泄汽孔(13);蒸汽加熱管(12)的入口經(jīng)蒸汽閥(Fq)接蒸汽源。
3. 根據(jù)權利要求1所述的礦用二氧化碳防滅火裝置，其特征在于所說 的水浴式汽化器(4)的加熱裝置為電加熱器(23);汽化管(16)為螺旋狀；電加熱器(23)接電控箱(24)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的礦用二氧化碳防滅火裝置，其特征在于所說 的儲氣罐(3)上有作雙重保護的電接點電磁閥(Fd);所說的液態(tài)C02進液測控管路的輸出側(cè)，經(jīng)壓縮空氣閥(FY)接壓縮空氣源。
5. 根據(jù)權利要求1所述的礦用二氧化碳防滅火裝置，其特征在于所說 的進液控制閥(h)、汽化控制閥(f3)、出氣控制閥(F2)、供液閥(F4)、供氣閥(Fs)、放空閥(FK)為電控閥；各閥的電控操作按鈕位于集中顯示柜(5)上。
專利摘要一種礦用二氧化碳防滅火裝置，主要由控制箱2、汽化器4、儲氣罐3、集中顯示柜5組成。其控制箱2通過供液閥F₄、供氣閥F₅分別與液態(tài)CO₂槽車1、井下輸氣管路連接，組成礦用CO₂防滅火系統(tǒng)。借助液態(tài)CO₂汽化后產(chǎn)生的壓力通過管路注入井下火區(qū)，利用CO₂降溫和惰化實現(xiàn)防滅火。通過調(diào)整控制箱2的進液控制閥F₁、出氣控制閥F₂以及儲氣罐的穩(wěn)壓閥F_W，使液態(tài)CO₂進液與CO₂出氣的壓力、流量、溫度符合要求，避免產(chǎn)生冰堵。本裝置解決了液態(tài)CO₂汽化和避免冰堵問題，滅火效果好，設備投資少，使用方便，經(jīng)濟效益可觀。是煤礦防治采空區(qū)自然發(fā)火和巷道火災、高效適用的防滅火裝置。
文檔編號A62C3/00GK201248979SQ20082002461
公開日2009年6月3日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權日2008年6月30日
發(fā)明者丘春亮, 于曉波, 劉文成, 夏孝明, 宋先明, 崔洪義, 王振平, 王洪權, 郝迎格, 阮國強 申請人:兗州煤業(yè)股份有限公司