[发明专利]自增压式液态二氧化碳低温储罐灭火装备

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下的灭火装备，具体是一种自增压式液态二氧化碳低温储罐灭火装备。

背景技术

目前用于煤矿井下的液态二氧化碳灭火装备较简陋，功能不完善，致使现有灭火装备在使用过程中遇到如下问题：1）灭火管路容易被冻结堵塞，致使灭火工作不能正常进行；2）部分液态二氧化碳在灭火管路的运输途中提前气化，失去降温能力，影响灭火效果；3）储液罐的液态二氧化碳排放处于自然释放状态，排放速度缓慢，影响灭火进度。上述问题严重影响着井下的灭火进度和灭火效果，不符合煤矿应急救援灭火装备的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中遇到的问题，而提供了一种自增压式液态二氧化碳低温储罐灭火装备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自增压式液态二氧化碳低温储罐灭火装备，包括储液罐，储液罐配装有增压器、主气相管路、主液相管路、分管路和相应控制阀；储液罐的一侧封盖的顶部设有与储液罐内部空间连接相通的加压管路、底部设有分别与储液罐内部空间连接相通的第一出液管路和第二出液管路，加压管路上安装有第一加压气相阀、第一出液管路上安装有第一液相输出阀、第二出液管路上安装有第二液相输出阀；加压管路和第一出液管路的出口端分别与分管路连接相通、第二出液管路的出口端与增压器的增压器进口连接相通；分管路的一端端口与主气相管路的一段端口连接相通、主气相管路的另一端端口与增压器的增压器出口连接相通，分管路的另一端端口与主液相管路的一端端口连接相通、主液相管路的另一端端口用于与灭火管路连接相通；分管路上位于连接加压管路和第一出液管路之间的位置安装有第二加压气相阀；所述的增压器包括支撑架，支撑架上安装有若干排星型管，每排星型管包括一根在竖直平面内上下迂回弯制的蛇形管，蛇形芯管的外管壁上设有呈辐射状的导热翅片；所有蛇形芯管的同一端端口连接相通组成增压器进口、另一端端口连接相通组成增压器出口。

其中，加压管路、第二出液管路分别与储液罐连接相通，构成为储液罐内部自增压气相管路系统，加压管路、分管路、主气相管路、增压器、第二出液管路共同构成了储液罐外部自增压管路系统，于是，储液罐内的液态二氧化碳通过上述内、外自增压管路系统对储液罐不断地实施增压。分管路、主液相管路、灭火管路，构成为另一自增压外部管路系统，可对灭火管路预先实施增压。第一出液管路、分管路、主液相管路构成为输送液态二氧化碳的管路系统。第一出液管路与储液罐连接相通，构成为储液罐内部液相管路系统，于是，储液罐内的液态二氧化碳通过储液罐内、第一出液管路、分管路、主液相管路、灭火管路不断地向火区输送，并进行火区灭火，而且由于对储液罐实施增压的缘故，使灭火管路内输液速度得以提高，灭火进度会更快，灭火效果会更好。

自然界的二氧化碳可以以固态、液态或气态三种状态存在，反映三种状态的图称为三态图。在三态图上，压力为417KPa、温度为－56.6℃时，二氧化碳处于三种状态的公共边界汇合点，该点称为三态点；压力约为7.1MPa、温度为31.1℃所对应的点称为临界点，临界点的温度又称为临界温度。在临界温度以上无论其压力如何变化，只能以气态状态存在。

储液罐实际上就是具有低温、保压性能的封闭罐体，是保存液态二氧化碳的器具。当罐内液态二氧化碳流入灭火管路后，其环境状态发生了变化，压力突然降低，由2.2MPa降至常压；温度逐渐升高，由－40℃升至常温，势必向气态发展，于是液态二氧化碳在灭火管路的输送途中被气化。甚至，由于气化吸热会使灭火管路内壁不断地冷却降温，造成灭火管路堵塞现象。

防止液态二氧化碳在灭火管路中气化和管壁冻结堵塞的技术途径，一是对灭火管路采取保压的技术措施；二是要缩短液态二氧化碳在灭火管路中滞留时间。因此，本发明装备加设了增压器，所述的增压器实际上是一种气化装备，其增压原理是：蛇形管上的导热翅片将环境空气中的热量传递给蛇形管内的液态二氧化碳，促使其被加热而气化，进而使增压器内二氧化碳气体靠其膨胀产生压力，便达到增压的目的。增压器的功能具有以下两个方面：其一，对本发明装备中的管路及该装备与火区之间铺设的灭火管路预先实施增压，让它处于带压状态，以防液态二氧化碳在灭火管路的输送途中被气化，丧失其降温功能，与此同时，防止装备中的管路和灭火管路内壁冻结而堵塞；其二，对储液罐内液面上部施加压力，增强排放能力，提高灭火管路的流速，以使罐内液态二氧化碳在规定时间内全部排放完毕，争取在液态二氧化碳在灭火管路中尚未达到气化温度之前排入火区内，加快灭火进度，以取得最佳灭火效果。