專利名稱：二氧化碳制氣工藝及其發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳制氣，具體是一種適合煤礦防爆、滅火及搶險(xiǎn)救災(zāi)使 用的二氧化碳制氣工藝及其發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
目前，煤礦使用的二氧化碳發(fā)生器都是由2 3個(gè)原料罐、反應(yīng)罐及附屬 設(shè)備組成，體積龐大，且不能連續(xù)操作產(chǎn)氣，供氣不穩(wěn)定，自動(dòng)化程度極低， 操作人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度高，不利于進(jìn)行井下安全操作。因此，以能夠連續(xù)操作 產(chǎn)氣為目的，專利號(hào)為98123697.9的中國(guó)專利公開(kāi)了一種"連續(xù)制取二氧化碳 的設(shè)備"，該設(shè)備已在我國(guó)9個(gè)省18個(gè)地市國(guó)有煤礦和地方煤礦中推廣應(yīng)用， 其滅火和抑爆效果特別顯著，并以卓越的性能贏得了廣大用戶的認(rèn)可和好評(píng)， 但據(jù)用戶反映，該產(chǎn)品存在下列問(wèn)題，有待于進(jìn)行改進(jìn)1、現(xiàn)有設(shè)備由同一 型號(hào)的兩臺(tái)發(fā)生器組成，其中一臺(tái)工作，另一臺(tái)備料，兩臺(tái)輪流循環(huán)工作，以 此方法連續(xù)制取二氧化碳，但是，實(shí)際產(chǎn)氣工藝過(guò)程是不連續(xù)的，而是間斷的， 致使產(chǎn)氣流量和壓力不穩(wěn)定，影響制氣效率；2、 一套設(shè)備有兩臺(tái)發(fā)生器，每 一臺(tái)發(fā)生器上都裝有兩個(gè)壓力容器，共有大小不等的四個(gè)壓力容器，加之兩臺(tái) 貯料箱及供料裝置，設(shè)備體積龐大，不利于煤礦井下運(yùn)輸、安裝、使用；3、 設(shè)備制氣工藝流程是裝料、制氣、排氣、排污等四道工序，各道工序必須分 別按先后順序進(jìn)行，制氣工藝復(fù)雜，工藝技術(shù)落后；4、設(shè)備的制氣工藝過(guò)程全靠人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，于是設(shè)備的附屬開(kāi)關(guān)和閥門頻繁啟動(dòng)，致使設(shè)備的故障 率和損壞率增加，且勞動(dòng)強(qiáng)度大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有制氣工藝的各工序分步進(jìn)行、技術(shù)落后的問(wèn)題，提供 了一種二氧化碳制氣工藝。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的二氧化碳制氣工藝，包括如下步驟1、 將硫酸和碳酸氫銨溶液同時(shí)經(jīng)進(jìn)料裝置混合后加入反應(yīng)罐(即壓力容 器)內(nèi)反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w，完成裝料、制氣工序；2、 在進(jìn)行步驟1的同時(shí)，打開(kāi)排氣閥向外排氣，通過(guò)觀察排氣管上的流 量計(jì)，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)料硫酸和碳酸氫銨溶液的流量，按實(shí)際需要的 產(chǎn)氣量向外排氣，完成排氣工序；3、 在進(jìn)行步驟l、 2的同時(shí)，通過(guò)觀察安裝于反應(yīng)罐上的液位計(jì)，調(diào)節(jié)反 應(yīng)罐底部的排污閥開(kāi)度，控制反應(yīng)罐內(nèi)的廢液高度在反應(yīng)罐高度的二分之一到 四分之一之間，連續(xù)向外排污，完成排污工序。本發(fā)明所述工藝在裝料同時(shí)進(jìn)行混合制氣，并在制氣的同時(shí)進(jìn)行排氣、排 污，將裝料、制氣、排氣、排污等四道工序并行作業(yè)，因此，僅以一個(gè)壓力容 器連續(xù)進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w制備，即能滿足實(shí)際當(dāng)中對(duì)二氧化碳?xì)怏w用量的需 求，而不需要兩個(gè)甚至更多數(shù)量的反應(yīng)罐交替進(jìn)行工作，簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)該工藝的設(shè) 備結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述制氣工藝，同時(shí)解決現(xiàn)有二氧化碳?xì)怏w制取設(shè) 備體積大、制氣不連續(xù)等問(wèn)題，提供了一種二氧化碳發(fā)生裝置。所述二氧化碳發(fā)生裝置，包括反應(yīng)罐(即壓力容器)，反應(yīng)罐頂部設(shè)有進(jìn)料裝置、安全閥、壓力表、和上設(shè)有排氣閥的排氣管，反應(yīng)罐底部設(shè)置有排污 閥，所述進(jìn)料裝置包括伸入反應(yīng)罐內(nèi)的、套固在一起的進(jìn)料內(nèi)管和進(jìn)料外管， 進(jìn)料外管側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)料口 ，進(jìn)料內(nèi)管頂端和進(jìn)料外管上的進(jìn)料口設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥；進(jìn)料內(nèi)管底端的管壁和管底開(kāi)有進(jìn)料噴淋孔，進(jìn)料外管與進(jìn)料內(nèi)管之間、 與進(jìn)料內(nèi)管進(jìn)料噴淋孔正對(duì)處設(shè)有導(dǎo)流葉輪； 反應(yīng)罐內(nèi)進(jìn)料裝置下方設(shè)有反應(yīng)槽；所述反應(yīng)罐為立式罐，反應(yīng)槽包括架固于反應(yīng)罐內(nèi)的上反應(yīng)槽，以及平行 設(shè)置于上反應(yīng)槽下方、中間設(shè)有溢流口、且溢流口處設(shè)有溢流堰、并與反應(yīng)罐 罐壁固定構(gòu)成環(huán)狀反應(yīng)槽的下反應(yīng)槽，上反應(yīng)槽的槽壁作為溢流堰，并與反應(yīng) 罐罐壁之間留有溢流間隙；具體實(shí)施時(shí)，上、下反應(yīng)槽可以成組設(shè)置，且上述 上、下反應(yīng)槽的位置可以調(diào)置，不會(huì)影響其設(shè)置目的。硫酸與碳酸氫銨溶液由 進(jìn)料裝置沉降至上反應(yīng)槽，當(dāng)上反應(yīng)槽盛滿后，料液經(jīng)由上反應(yīng)槽槽壁與反應(yīng) 罐罐壁之間的溢流間隙沉降至下反應(yīng)槽，下反應(yīng)槽盛滿后，料液經(jīng)由下反應(yīng)槽 中間的溢流堰、溢流口流入反應(yīng)罐罐底；或者所述反應(yīng)罐為臥式罐，反應(yīng)槽包括架固于反應(yīng)罐內(nèi)的槽體，槽體內(nèi)設(shè) 有若干個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)、將槽體分隔成連通的導(dǎo)流道的隔板，槽體底部或側(cè)壁上開(kāi) 有溢流口；當(dāng)硫酸與碳酸氫銨溶液由進(jìn)料裝置沉降至反應(yīng)槽內(nèi)，會(huì)延導(dǎo)流道流 動(dòng)、反應(yīng)，直至經(jīng)溢流口排入反應(yīng)罐罐底。反應(yīng)罐上還設(shè)有液位計(jì)。排氣管上設(shè)有流量計(jì)。應(yīng)用本發(fā)明所述發(fā)生裝置進(jìn)行二氧化碳制取時(shí)，將原材料碳酸氫銨溶液和 硫酸通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥按固定比例分別經(jīng)進(jìn)料外管上的進(jìn)料口 、進(jìn)料內(nèi)管頂端向 反應(yīng)罐內(nèi)添加，硫酸經(jīng)由進(jìn)料內(nèi)管底端部及管底的進(jìn)料噴淋孔連續(xù)不斷均勻噴入進(jìn)料外管的碳酸氫銨溶液中，流經(jīng)導(dǎo)流葉輪而旋轉(zhuǎn)撒出，并迅速反應(yīng)產(chǎn)生氣 體，未反應(yīng)完的硫酸及碳酸氫銨溶液，進(jìn)入反應(yīng)罐中的反應(yīng)槽內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，硫 酸與碳酸氫銨溶液在反應(yīng)槽中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的迂回流動(dòng)、混合、反應(yīng)，直至反 應(yīng)完全，完成對(duì)二氧化碳?xì)怏w的制?。环磻?yīng)生成的二氧化碳?xì)怏w在反應(yīng)罐內(nèi)自 身產(chǎn)生壓力通過(guò)排氣管上的排氣閥連續(xù)不斷地送往煤礦井下滅火工作區(qū)，實(shí)現(xiàn) 二氧化碳?xì)怏w的排放，同時(shí)在排放時(shí)，通過(guò)排氣管上的流量計(jì)能實(shí)時(shí)觀測(cè)到氣 體流量及總排放量；反應(yīng)后產(chǎn)生的硫酸銨等廢液在反應(yīng)罐內(nèi)短暫停留，使反應(yīng) 更完全，然后通過(guò)排污閥排出反應(yīng)罐，完成廢液排放。同時(shí)，通過(guò)液位計(jì)進(jìn)行 觀察，控制排污閥上的閘閥，保證反應(yīng)罐內(nèi)保留一定液位高度的廢液，用于密 封住二氧化碳?xì)怏w，避免二氧化碳?xì)怏w經(jīng)由排污閥排出(即液柱密封)。上述 裝料、制氣、排氣、廢液排放這四個(gè)過(guò)程可以同步進(jìn)行，本發(fā)明所述發(fā)生裝置 的產(chǎn)氣壓力和流量能被較好的穩(wěn)定保持，直至滅火工作完成為止。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將裝料、制氣、排氣、排污等四道工藝同時(shí)連續(xù) 進(jìn)行，原料通過(guò)進(jìn)料內(nèi)、外管同時(shí)連續(xù)地向反應(yīng)罐內(nèi)進(jìn)行裝料，并由于進(jìn)料裝 置的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使得在裝料同時(shí)，就進(jìn)行原料混合，在原料流動(dòng)過(guò)程中制氣， 并在反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)置長(zhǎng)距離反應(yīng)路徑，用以延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，使反應(yīng)充分，節(jié)約原 材料，增加產(chǎn)氣量，滿足滅火后環(huán)保要求。本發(fā)生裝置體積小，操作方便，安 全有保證。本發(fā)明所述發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)合理，體積小，占地小，節(jié)省大量的人工勞動(dòng)和 操作空間，安全可靠，使用方便，適于煤礦井下滅火、抑爆使用。


圖1為本發(fā)明的臥式結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的立式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中A處的結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖4為圖3的B向視圖；圖5為圖1中反應(yīng)槽的俯視圖；圖6為圖2中上反應(yīng)槽的俯視圖；圖7為圖2中下反應(yīng)槽的俯視圖；圖中l(wèi)-反應(yīng)罐；2-安全閥；3-壓力表；4-排氣管；5-排污閥；6-進(jìn)料內(nèi)管; 7-進(jìn)料外管；8-進(jìn)料口； 9、 10-流量調(diào)節(jié)閥；ll-進(jìn)料噴淋孔；12-導(dǎo)流葉輪；13-上反應(yīng)槽；14-溢流口； 15-溢流堰；16-下反應(yīng)槽；17-溢流堰；18-溢流間隙； 19-槽體;20-導(dǎo)流道;21-隔板;22-溢流口; 23-液位計(jì);24-手孔;25-排氣閥。
具體實(shí)施方式
二氧化碳發(fā)生裝置，包括反應(yīng)罐1 (即壓力容器)，反應(yīng)罐1頂部設(shè)有進(jìn)料裝置、安全閥2、壓力表3、和上設(shè)有排氣閥25的排氣管4，反應(yīng)罐3底部設(shè) 置有排污閥5，所述進(jìn)料裝置包括伸入反應(yīng)罐l內(nèi)的、套固在一起的進(jìn)料內(nèi)管 6和進(jìn)料外管7，進(jìn)料外管7側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)料口 8，進(jìn)料內(nèi)管6頂端和進(jìn)料外管 7上的進(jìn)料口 8設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥9、 10;進(jìn)料內(nèi)管6底端的管壁和管底開(kāi)有進(jìn) 料噴淋孔ll，進(jìn)料外管7與進(jìn)料內(nèi)管6之間、與進(jìn)料內(nèi)管6進(jìn)料噴淋孔11正 對(duì)處設(shè)有導(dǎo)流葉輪12;反應(yīng)罐1上還設(shè)有液位計(jì)23。排氣管4上設(shè)有流量計(jì) (附圖中未體現(xiàn))。反應(yīng)罐1內(nèi)進(jìn)料裝置下方設(shè)有反應(yīng)槽；所述反應(yīng)罐1為立式罐，反應(yīng)槽包 括架固于反應(yīng)罐l內(nèi)的上反應(yīng)槽13，以及平行設(shè)置于上反應(yīng)槽13下方、中間 設(shè)有溢流口 14、且溢流口 14處設(shè)有溢流堰15、并與反應(yīng)罐1罐壁固定構(gòu)成環(huán)狀反應(yīng)槽的下反應(yīng)槽16，上反應(yīng)槽13的槽壁作為溢流堰17，并與反應(yīng)罐1罐 壁之間留有溢流間隙18;具體實(shí)施時(shí)，上、下反應(yīng)槽13、 16可以成組設(shè)置， 且上述上、下反應(yīng)槽13、 16的位置可以調(diào)置，不會(huì)影響其設(shè)置目的。硫酸與 碳酸氫銨溶液由進(jìn)料裝置沉降至上反應(yīng)槽13，當(dāng)上反應(yīng)槽13盛滿后，料液經(jīng) 由上反應(yīng)槽13槽壁與反應(yīng)罐1罐壁之間的溢流間隙18沉降至下反應(yīng)槽16，下 反應(yīng)槽16盛滿后，料液經(jīng)由下反應(yīng)槽16中間的溢流堰15、溢流口14流入反 應(yīng)罐l罐底；或者所述反應(yīng)罐l為臥式罐，反應(yīng)槽包括架固于反應(yīng)罐內(nèi)的槽體 19，槽體19內(nèi)設(shè)有若干個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)、將槽體19分隔成連通的導(dǎo)流道20的隔 板21，槽體19底部或側(cè)壁上開(kāi)有溢流口22;當(dāng)硫酸與碳酸氫銨溶液由進(jìn)料裝 置沉降至反應(yīng)槽內(nèi)，會(huì)延導(dǎo)流道流動(dòng)、反應(yīng)，直至經(jīng)溢流口 22排入反應(yīng)罐1 罐底。上述兩種反應(yīng)槽的結(jié)構(gòu)都是根據(jù)流體湍流原理來(lái)延長(zhǎng)硫酸與碳酸氫銨溶 液的反應(yīng)時(shí)間，使硫酸與碳酸氫銨溶液充分反應(yīng)，節(jié)約原材料，增加二氧化碳 氣體的產(chǎn)量，降低含酸廢液的排放。另外，本發(fā)明可以配置自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)裝 置，以根據(jù)本發(fā)明所述發(fā)生器的工作狀況的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)控制(如入料流量、 排污閥開(kāi)度、排氣閥開(kāi)閉)，所述自動(dòng)控制及調(diào)節(jié)裝置是自動(dòng)控制領(lǐng)域的技術(shù) 人員能夠?qū)崿F(xiàn)的。另外，反應(yīng)罐1罐壁上設(shè)有用于檢査反應(yīng)罐1內(nèi)部狀況的手 孔24。
權(quán)利要求
1、一種二氧化碳制氣工藝，其特征在于包括如下步驟1)、將硫酸和碳酸氫銨溶液同時(shí)經(jīng)進(jìn)料裝置混合后加入反應(yīng)罐內(nèi)反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w，完成裝料、制氣工序；2)、在進(jìn)行步驟1的同時(shí)，打開(kāi)排氣閥向外排氣，通過(guò)觀察排氣管上的流量計(jì)，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)料硫酸和碳酸氫銨溶液的流量，按實(shí)際需要的產(chǎn)氣量向外排氣，完成排氣工序；3)、在進(jìn)行步驟1、2的同時(shí)，通過(guò)觀察安裝于反應(yīng)罐上的液位計(jì)，調(diào)節(jié)反應(yīng)罐底部的排污閥開(kāi)度，控制反應(yīng)罐內(nèi)的廢液高度在反應(yīng)罐高度的二分之一到四分之一之間，連續(xù)向外排污，完成排污工序。
2、 一種二氧化碳發(fā)生裝置，包括反應(yīng)罐(1)，反應(yīng)罐(1)頂部設(shè)有進(jìn)料 裝置、安全閥(2)、壓力表(3)、和上設(shè)有排氣閥(25)的排氣管(4)，反應(yīng) 罐(/)底部設(shè)置有排污閥(5)，其特征在于所述進(jìn)料裝置包括伸入反應(yīng)罐(1) 內(nèi)的、套固在一起的進(jìn)料內(nèi)管(6)和進(jìn)料外管(7)，進(jìn)料外管(7)側(cè)壁上開(kāi) 有進(jìn)料口 (8)，進(jìn)料內(nèi)管(6)頂端和進(jìn)料外管(7)上的進(jìn)料口 (8)設(shè)有流 量調(diào)節(jié)閥(9、 10);進(jìn)料內(nèi)管(6)底端的管壁和管底開(kāi)有進(jìn)料噴淋孔(11)， 進(jìn)料外管(7)與進(jìn)料內(nèi)管(6)之間、與進(jìn)料內(nèi)管(6)進(jìn)料噴淋孔(11)正 對(duì)處設(shè)有導(dǎo)流葉輪(12)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氧化碳發(fā)生器，其特征在于反應(yīng)罐(1)內(nèi)進(jìn) 料裝置下方設(shè)有反應(yīng)槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化碳發(fā)生器，其特征在于所述反應(yīng)罐(1) 為立式罐，反應(yīng)槽包括架固于反應(yīng)罐(1)內(nèi)的上反應(yīng)槽(13)，以及平行設(shè)置于上反應(yīng)槽(13)下方、中間設(shè)有溢流口 (14)、且溢流口 (14)處設(shè)有溢流 堰(15)、并與反應(yīng)罐(1)罐壁固定構(gòu)成環(huán)狀反應(yīng)槽的下反應(yīng)槽(16)，上反 應(yīng)槽(13)的槽壁作為溢流堰(17)，并與反應(yīng)罐a靡壁之間留有溢流間隙(18)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化碳發(fā)生器，其特征在于所述反應(yīng)罐(1) 為臥式罐，反應(yīng)槽包括架固于反應(yīng)罐內(nèi)的槽體(19)，槽體(19)內(nèi)設(shè)有若干 個(gè)相互錯(cuò)開(kāi)、將槽體(19)分隔成連通的導(dǎo)流道(20)的隔板(21)，槽體(19) 底部或側(cè)壁上開(kāi)有溢流口 (22)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一權(quán)利要求所述的二氧化碳發(fā)生器，其特征 在于反應(yīng)罐(1)上還設(shè)有液位計(jì)(23)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一權(quán)利要求所述的二氧化碳發(fā)生器，其特征 在于排氣管(4)上設(shè)有流量計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及二氧化碳制氣，具體是一種適合煤礦防爆、滅火及搶險(xiǎn)救災(zāi)使用的二氧化碳制氣工藝及其發(fā)生裝置。解決了現(xiàn)有制氣工藝的各工序分步進(jìn)行、技術(shù)落后，及現(xiàn)有制取設(shè)備體積大、制氣不連續(xù)等問(wèn)題，該二氧化碳發(fā)生裝置包括反應(yīng)罐，反應(yīng)罐頂部設(shè)有進(jìn)料裝置、安全閥、壓力表、排氣閥，反應(yīng)罐底部設(shè)置有排污閥，所述進(jìn)料裝置包括伸入反應(yīng)罐內(nèi)的、套固在一起的進(jìn)料內(nèi)管和進(jìn)料外管，進(jìn)料外管側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)料口，進(jìn)料內(nèi)管頂端和進(jìn)料外管上的進(jìn)料口設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥；進(jìn)料內(nèi)管底端的管壁和管底開(kāi)有進(jìn)料噴淋孔，進(jìn)料外管與進(jìn)料內(nèi)管之間、與進(jìn)料內(nèi)管進(jìn)料噴淋孔正對(duì)處設(shè)有導(dǎo)流葉輪。結(jié)構(gòu)合理，體積小，節(jié)省大量的人工勞動(dòng)和操作空間，安全可靠，使用方便。
文檔編號(hào)C01B31/20GK101214958SQ20081005445
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者劉林娣, 廖繼寶, 李永植, 梁福明 申請(qǐng)人:山西吉天利煤礦安全裝備有限公司