一種礦用液氮防滅火系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液氮防滅火技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煤礦中液氮灌注礦用液氮防滅火系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦中存在自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井約占51.3%，由于自燃引起的火災(zāi)占總火災(zāi)數(shù)的90%以上?，F(xiàn)階段常用的常規(guī)防滅火技術(shù)主要有黃泥砂灌漿、凝膠、阻化劑、泡沫等。上述技術(shù)需要消耗大量的泥沙或者水，滲透性不好，不易分散到煤體內(nèi)，覆蓋面積小，并且還會(huì)惡化井下工作環(huán)境，影響煤質(zhì)，腐蝕井下設(shè)備。氮?dú)鉁缁鸺饶苎杆贀錅鐜兹f(wàn)米的大型火區(qū)，又能抑制火區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w爆炸，提高滅火過程中的安全性。特別是液氮滅火，液氮在氣化過程中，會(huì)吸收大量的熱量，可快速冷卻采空區(qū)環(huán)境溫度，大大縮短采空區(qū)浮煤氧化的時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)采空區(qū)浮煤自然發(fā)火的周期。但是現(xiàn)在常溫氮?dú)夂鸵旱罍缁鹣到y(tǒng)多需要兩套相互獨(dú)立的運(yùn)輸管路，提高了防滅火的花費(fèi)。而且液氮開始注入到管路中時(shí)，由于管路中存在的常溫氣體的影響，導(dǎo)致管路中出現(xiàn)氣塞等現(xiàn)象，使液氮難以進(jìn)入井下，并且造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，威脅系統(tǒng)安全。這些原因?qū)е铝顺氐獨(dú)夂鸵旱罍缁鹦试诂F(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下難以大幅度提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種集液氮防滅火和氣氮防滅火于一體的礦用液氮防滅火系統(tǒng)及其使用方法。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案提供一種礦用液氮防滅火系統(tǒng)，包括液氮罐槽車、低溫液體泵、緩沖罐和液氮?dú)饣b置，其中，所述液氮罐槽車與所述低溫液體泵之間通過輸送軟管連接，所述輸送軟管上設(shè)置有第一控制閥；所述低溫液體泵與所述緩沖罐之間通過保溫管連接，所述保溫管上設(shè)置有真空閥，在所述真空閥與所述緩沖罐之間設(shè)置有第二控制閥，所述真空閥上連接有低溫真空泵；所述緩沖罐的底部設(shè)置有緩沖罐底部開口，所述緩沖罐底部開口上連接有注液氮管道，所述注液氮管道上設(shè)置有第三控制閥；所述緩沖罐底部開口上還連接有輸送管，所述輸送管與所述液氮?dú)饣b置的輸入口連接，所述輸送管上設(shè)置有第四控制閥；所述液氮?dú)饣b置的輸出口上連接有注氣氮管道，所述注氣氮管道上設(shè)置有第五控制閥。
[0005]進(jìn)一步地，所述緩沖罐的頂部設(shè)置有緩沖罐頂部開口，所述緩沖罐頂部開口與所述注氣氮管道之間設(shè)置有氣氮輸送管道，所述氣氮輸送管道的一端與所述緩沖罐頂部開口連接，其另一端連接在所述注氣氮管道上，并位于所述第五控制閥與所述液氮?dú)饣b置的所述輸出口之間。
[0006]進(jìn)一步地，所述保溫管上設(shè)置有壓力表。
[0007]進(jìn)一步地，所述保溫管上設(shè)置有第一三通閥，所述真空閥連接在所述第一三通閥的一個(gè)輸出端口上。
[0008]進(jìn)一步地，所述緩沖罐底部開口上設(shè)置有第二三通閥，所述輸送管與所述注液氮管道分別連接在所述第二三通閥的兩個(gè)輸出端口上。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種采用上述礦用液氮防滅火系統(tǒng)進(jìn)行防滅火的使用方法，其包括如下步驟:步驟1:關(guān)閉第一控制閥和第二控制閥，開啟真空閥和低溫真空泵，對(duì)保溫管進(jìn)行抽氣，直至所述保溫管處于真空狀態(tài)；步驟2:關(guān)閉所述真空閥，并開啟所述第一控制閥和所述第二控制閥，液氮從液氮罐槽車中流入低溫液體泵，經(jīng)所述低溫液體泵對(duì)液氮進(jìn)行保溫增壓后，液氮經(jīng)保溫管進(jìn)入緩沖罐內(nèi)；步驟3:若使用液氮進(jìn)行防滅火，則開啟注液氮管道上的第三控制閥，液氮將從緩沖罐的緩沖罐底部開口進(jìn)入所述注液氮管道內(nèi)，并經(jīng)由所述注液氮管道噴出，以進(jìn)行防滅火；若使用氣氮進(jìn)行防滅火，則開啟輸送管上的第四控制閥和注氣氮管道上的第五控制閥，液氮順次經(jīng)過所述緩沖罐底部開口和所述輸送管進(jìn)入液氮?dú)饣b置內(nèi)進(jìn)行氣化，將液氮?dú)饣癁闅獾瑲獾?jīng)由所述注氣氮管道噴出，以進(jìn)行防滅火。
[0010]進(jìn)一步地，所述緩沖罐的頂部設(shè)置有緩沖罐頂部開口，所述緩沖罐頂部開口與所述注氣氮管道之間設(shè)置有氣氮輸送管道，所述氣氮輸送管道的一端與所述緩沖罐頂部開口連接，其另一端連接在所述注氣氮管道上，并位于所述第五控制閥與所述液氮?dú)饣b置的所述輸出口之間；在所述步驟3中還包括:若使用氣氮進(jìn)行防滅火，在所述保溫管和所述緩沖罐中由液氮?dú)饣纬傻臍獾?jīng)由所述氣氮輸送管道進(jìn)入所述注氣氮管道內(nèi)，由所述注氣氮管道噴出。
[0011]進(jìn)一步地，所述保溫管上設(shè)置有壓力表；所述步驟I中還包括:在對(duì)保溫管進(jìn)行抽氣時(shí)，觀察所述壓力表直至所述壓力表上顯示的壓力保持不變，則所述保溫管處于真空狀
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[0012]進(jìn)一步地，若既需要使用液氮進(jìn)行防滅火，又需要使用氣氮進(jìn)行防滅火，則保持開啟所述第三控制閥、所述第四控制閥和所述第五控制閥。
[0013]采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果:
[0014]本發(fā)明提供的礦用液氮防滅火系統(tǒng)及其使用方法，將液氮防滅火和氣氮防滅火集于一體，無(wú)需單獨(dú)鋪設(shè)氣氮運(yùn)輸管路系統(tǒng)，并在保溫管上設(shè)置真空閥和低溫真空泵，將其抽至真空狀態(tài)，解決了液氮輸送過程中的堵塞現(xiàn)象，液氮灌注效率提高30%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的礦用液氮防滅火系統(tǒng)的示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記對(duì)照表:
[0017]1-液氮罐槽車；2-低溫液體泵；21-壓力表；
[0018]3-緩沖罐；31-緩沖罐底部開口；32-緩沖罐頂部開口；
[0019]33-第二三通閥；4-液氮?dú)饣b置；41-輸入口；
[0020]42-輸出口；5-輸送軟管；51-第一控制閥；
[0021]6-保溫管；61-第二控制閥；63-真空閥；
[0022]64-低溫真空泵；7-注液氮管道；71-第三控制閥；
[0023]8-注氣氮管道；81-第五控制閥；9-輸送管；
[0024]91-第四控制閥；10-氣氮輸送管道；100-液氮。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，其中相同的零部件用相同的附圖標(biāo)記表示。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種礦用液氮防滅火系統(tǒng)，包括液氮罐槽車1、低溫液體泵2、緩沖罐3和液氮?dú)饣b置4。
[0027]其中，液氮罐槽車I與低溫液體泵2之間通過輸送軟管5連接，輸送軟管5上設(shè)置有第一控制閥51。
[0028]低溫液體泵2與緩沖罐3之間通過保溫管6連接，保溫管6上設(shè)置有真空閥63，在真空閥63與緩沖罐3之間設(shè)置有第二控制閥61，真空閥63上連接有低溫真空泵64。
[0029]緩沖罐3的底部設(shè)置有緩沖罐底部開口 31，緩沖罐底部開口 31上連接有注液氮管道7，注液氮管道7上設(shè)置有第三控制閥71。
[0030]緩沖罐底部開口 31上還連接有輸送管9，輸送管9與液氮?dú)饣b置4的輸入口 41連接，輸送管9上設(shè)置有第四控制閥91。
[0031]液氮?dú)饣b置4的輸出口 42上連接有注氣氮管道8，注氣氮管道8上設(shè)置有第五控制閥81。
[0032]本發(fā)明提供的礦用液氮防滅火系統(tǒng)，主要用于煤礦中進(jìn)行防火或滅火，采用液氮灌注的方式，也可稱之為煤礦液氮灌注礦用液氮防滅火系統(tǒng)。液氮灌注也即是將液氮采用灌注的方式輸送到指定位置進(jìn)行防滅火。
[0033]該礦用液氮防滅火系統(tǒng)，包括液氮罐槽車1、低溫液體泵2、緩沖罐3和液氮?dú)饣b置4。
[0034]液氮罐槽車I為用于儲(chǔ)存液氮100，并運(yùn)輸液氮的車，其通過液氮罐存儲(chǔ)液氮。
[0035]低溫液體泵2為用來(lái)輸送低溫液體(液氮100)的泵，它的用途是，在將低溫液氮從壓力低的場(chǎng)所輸送到壓力高的場(chǎng)所，也即是對(duì)液氮進(jìn)行保溫加壓之后，利于液氮噴出進(jìn)行滅火。
[0036]緩沖罐3為用來(lái)存儲(chǔ)由低溫液體泵2傳輸來(lái)的液氮100，再將液氮100根據(jù)需要輸入氣氮滅火管道，進(jìn)行氣氮滅火或液氮滅火管道，進(jìn)行液氮滅火。
[0037]液氮?dú)饣b置4，用來(lái)將從緩沖罐3輸入的液氮100進(jìn)行氣化，使其轉(zhuǎn)變?yōu)闅獾?，采用氣氮滅火。氣氮滅火的好處為液氮在氣化過程中，會(huì)吸收大量的熱量，可快速冷卻采空區(qū)環(huán)境溫度，大大縮短采空區(qū)浮煤氧化的時(shí)間，同時(shí)延長(zhǎng)采空區(qū)浮煤自然發(fā)火的周期。
[0038]在液氮罐槽車I與低溫液體泵2之間通過輸送軟管5連接，輸送軟管5上設(shè)置有第一控制閥51，輸送軟管5用于將液氮100從液氮罐槽車I與低溫液體泵2。第一控制閥51用于控制輸送軟管5的開通與關(guān)閉。
[0039]在低溫液體泵2與緩沖罐3之間通過保溫管6連接。保溫管6也即是絕熱管，能夠絕熱，不與外部環(huán)境進(jìn)行熱量交換的管道，其主要作用是保證液氮100的低溫效果，避免液氮?dú)饣?br>[0040]保溫管6上設(shè)置有真空閥63，真空閥63上連接有低溫真空泵64。
[0041]真空閥63是指工作壓力低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的閥門。低溫真空泵64指的是利用20K以下的低溫表面凝聚吸附氣體的真空泵，又可稱之為冷凝泵。低溫真空泵64與真空閥63配合用于在低溫(液氮)狀態(tài)下捕捉、吸附氣體分子，以在保溫管6內(nèi)產(chǎn)生超高真空，避免液氮輸送過程中在保溫管6內(nèi)造成堵塞，提高了液氮灌注效率。
[0042]在真空閥63與緩沖罐3之間設(shè)置有第二控制閥61，當(dāng)需要對(duì)保溫管6進(jìn)行抽真空工作時(shí)，需要關(guān)閉第一控制閥51和第二控制閥61，以與外部氣體隔絕。
[0043]為了能夠?qū)⒆⑷氲囊旱?00輸出采用液氮滅火，在緩沖罐3的底部設(shè)置有緩沖罐底部開口 31，緩沖罐底部開口 31上連接有注液氮管道7，注液氮管道7用于將緩沖罐3內(nèi)的液氮100噴出至所需位置進(jìn)行防滅火。并在注液氮管道7上設(shè)置有第三控制閥71，以控制注液氮管道7的開啟與關(guān)閉。
[0044]為了能夠?qū)⒆⑷氲囊旱?00輸出，并采用氣氮滅火，在緩沖罐底部開口 31上還連接有輸送管9，輸送管9與液氮?dú)饣b置4的輸入口 41連接，用于將液氮100輸送至液氮?dú)饣b置4內(nèi)進(jìn)行氣化。輸送管9上設(shè)置有第四控制閥91，用于控制輸送管9的開啟與關(guān)閉。
[0045]在液氮?dú)饣b置4的輸出口 42上連接有注氣氮管道8，注氣氮管道8用于將經(jīng)液氮?dú)饣b置4氣化形成的氣氮噴出至所需位置進(jìn)行防滅火。在注氣氮管道8上設(shè)置有第五控制閥81，用于控制注氣氮管道8的開啟與關(guān)閉。
[0046]該礦用液氮防滅火系統(tǒng)使用方法如下:
[0047]首先，關(guān)閉第一控制閥51和第二控制閥62，通過真空閥63和低溫真空泵64，將保溫管6抽氣，使保溫管6處于高真空狀態(tài)，避免液氮輸送過程中在保溫管6內(nèi)造成堵塞。
[0048]接下來(lái)，關(guān)閉真空閥63，并開啟第一控制閥51和第二控制閥61，使液氮100從液氮罐槽車I中流入低溫液體泵2，并經(jīng)低溫液體泵2對(duì)液氮100進(jìn)行保溫增壓后，經(jīng)保溫管6進(jìn)入緩沖罐3內(nèi)，以進(jìn)行后續(xù)操作。
[0049]如果需要使用液氮進(jìn)行防滅火，則開啟第三控制閥71，液