[发明专利]矿用可控温式液氮防灭火装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于煤矿井下的液氮防灭火装置。

背景技术

液氮灭火与其他灭火比较具有灭火速度快、效果显著、安全可靠、操作简单等特点，其低温和惰性可使自燃火区在较短时间内熄灭且对井下环境无污染。但是，液氮防灭火技术在现场实践中暴露出了不足之处：液氮温度过低，对输送管路的要求高，普通管路极易被冻裂，低温液体还会冻坏工作面的支架，妨碍注氮；温度太高等同于普通的氮气，失去了液氮的降温性能，防灭火周期长。在煤矿现有的防灭火输送液氮过程中，尚缺乏液氮温度的可控式调节装置，这也是液氮防灭火技术一个亟待解决的问题。参考文献：陈作宾“用液氮预防和扑灭井下内因火灾”，《矿业安全与环保》[J]，1985，（4）：1-6，33。

发明内容

为了克服已有的防灭火装置普通管路极易被冻裂，冻坏工作面的支架，防灭火周期长的缺陷，本发明提供一种矿用可控温式液氮防灭火装置，该装置可避免普通管路和工作面支架被冻坏，缩短灭火周期，能实现液氮出口温度的分级调控。

本发明的技术方案是：该矿用可控温式液氮防灭火装置包括主管，主管前部分与换热装置的前端相连，主管后部分与换热装置的后端相连，换热装置与分管并联，且分管与换热装置平行，换热装置位于筒罩内，分管位于筒罩外，分管前端通过分管阀与主管前部分相连通，分管中间通过旁通管与换热装置的中间相连通，旁通阀设置在旁通管上，分管后端与主管后部分相连通，温度计安装在换热装置与分管并联节点后的主管后部分上，支撑座位于筒罩的下部。

所述的换热装置包括一级控温阀和二级控温阀，一级控温阀设置在一级换热细管束与主管前部分之间，二级控温阀设置在二级换热细管束与旁通管之间，每级换热细管束为2-20根，换热细管束为2-10级。

所述的筒罩设有喇叭形的进风口，进风口的后端连接有两片挡风板，挡风板连接有调风手柄。

所述分管的外壁喷涂有发泡聚氨酯保温隔热材料。

本发明用于液氮出口温度的可控式调节，适用于煤矿井下无电加热等额外动力提供条件下液氮的高效率防灭火工作。换热细管的作用是增加管壁与风流的接触面积，加强换热，从而提高液氮温度，通过不同级数的温度控制，液氮温度可在-180℃~0℃之间实现可控式调节。分管的作用是实现液氮的大冷量输送，以及在换热细管表面结霜时液氮的备用输送。筒罩的前端开口大小可以调节，通过调节开口大小来控制通过筒罩风量的大小，从而改变风流与液氮的换热量，达到控制液氮温度的目的，筒罩加工简单，使用其控温易于实现。整个装置外设有支撑座，对巷道断面的适应性强。装置结构简单，重量轻、便于搬运和安装，安全可靠，可有效提高液氮的有效灌注率，使得液氮防灭火效率提高30%，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。整个装置没有任何电力设施，属于安全无火花型，符合煤矿井下使用要求，尤其适用于煤矿井下无电加热或压缩空气等额外动力提供条件下液氮快速和高效防治矿井火灾工作。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是图1中的筒罩前端结构示意图。

图中：主管1，筒罩2，进风口2-1，挡风板2-2，调风手柄2-3，筒罩外壁2-4，一级换热细管束3，分管4，一级控温阀5-1，二级控温阀5-2，分管阀5-3，旁通阀5-4，支撑座6，温度计7，旁通管8，换热装置9。

具体实施方式

在图1中，该矿用可控温式液氮防灭火装置包括主管1，主管1前部分与换热装置9的前端相连，主管1后部分与换热装置9的后端相连。换热装置9与分管4并联，且分管4与换热装置9平行。换热装置9位于筒罩2内，分管4位于筒罩2外。分管4前端通过分管阀5-3与主管1前部分相连通，分管4中间通过旁通管8与换热装置9的中间相连通，旁通阀5-4设置在旁通管8上，分管4后端与主管1后部分相连通。温度计7安装在换热装置9与分管4并联节点后的主管1后部分上。支撑座6位于筒罩2的下部。

换热装置9包括一级控温阀5-1和二级控温阀5-2，一级控温阀5-1设置在一级换热细管束3与主管1前部分之间，二级控温阀5-2设置在二级换热细管束与旁通管8之间，每级换热细管束为2-20根，换热细管束为2级（可以2-10级）。

分管4的外壁喷涂有发泡聚氨酯保温隔热材料。

在图2中，筒罩2设有喇叭形的进风口2-1，进风口2-1的后端连接有两片挡风板2-2，挡风板2-2连接有调风手柄2-3。

使用时，液氮从液氮罐进入主管1，此时，一级控温阀5-1、二级控温阀5-2打开，分管阀5-3、旁通阀5-4关闭，液氮流过两级换热细管。压风管路、井下自然风或局部通风机提供的风流由筒罩2喇叭形的进风口2-1进入，经过换热细管外表面，在换热细管处与液氮充分对流换热。筒罩2由支撑座6支撑，通过与调风手柄2-3相连接的连杆机构来调节两片挡风板2-2的角度，以达到控制风量的目的。两片挡风板2-2可以向左侧开启，且在可调范围内的任意位置均可固定。温度计7用于测量管路内液氮流体的温度，测得的温度值作为温度调节的依据。如果所测温度高于要求值，则可采取以下措施：将筒罩2左侧开口减小，使进入其中的风量减小。将一级控温阀5-1、旁通阀5-4打开，二级控温阀5-2、分管阀5-3关闭，使液氮只通过一级换热细管束3。如果此时测得的温度仍高于要求值，将分管阀5-3打开，一级控温阀5-1、二级控温阀5-2、旁通阀5-4关闭，使液氮只流经主管1和分管4，减少换热量，从而使温度降到要求值。如若换热管3长时间流经液氮，表面结霜，影响换热效果，也可使液氮只流经主管1和分管4，达到消霜的目的。若温度低于要求值，则以上调控步骤反过来调节即可。通过对液氮所流经管路长度及筒罩2开口大小的调节，可以在保证灭火所需低温的前提下，不对液氮输送管路及火区附近的设备造成破坏。