[发明专利]液氮自增压阻化防灭火系统

说明书

技术领域

 本发明涉及一种用于煤矿井下防灭火的阻化防灭火装置。

背景技术

矿井火灾给煤矿安全生产造成很大威胁。20世纪70年代开始，国内外广泛采用氮气防灭火技术，将氮气注入拟处理区，氮气分子弥散在破碎煤体周围，延长煤体氧化周期，从而起到稀释氧气，惰化煤体，抑制燃烧的作用。然而氮气容易随风逸散，不能起到长期防灭火的作用，同时，常温氮气虽能抑制火灾，但降温效果有限，灭火周期长。20世纪90年代开始，汽雾阻化防灭火技术在我国煤矿已开始应用，如：义马常村煤矿、徐州沛城煤矿、横河煤矿，均在一定程度消除了火灾隐患。利用汽雾阻化防灭火系统将防火用阻化剂配制成水溶液后，以喷雾泵为动力，经汽雾发生器的雾化，对防灭火区域进行喷射，以阻化自燃、惰化煤体、抑制火灾。然而，阻化细水雾以漏风风流为载体，进入防灭火区域的氧气并没有得到控制，为漏风氧气可到达而阻化细水雾不可到达区域留有火灾隐患，同时，电器元件的使用影响了汽雾阻化防灭火系统在煤矿井下运行和维护过程中的安全性。

参考文献：梅红仁，王悦恒. 汽雾阻化防火技术在常村矿的应用[J]，中州煤炭，1997，96(3):42-43。

发明内容

为了克服已有的汽雾阻化防灭火系统留有火灾隐患和安全性差的缺陷，本发明提供一种液氮自增压阻化防灭火系统，该系统不会留下火灾隐患安全性高，防灭火效率高。

本发明的技术方案是：该液氮自增压阻化防灭火系统主要包括阻化液罐、液氮罐、换热器、雾化喷头、注氮管，液氮罐下部通过低温管依次连接第一稳流阀、换热器的冷支管、第一稳压阀、第一压力表和两相喷头气体入口，阻化液罐下部通过阻化液管依次连接第二稳流阀、换热器的热支管、第二稳压阀、第二压力表和两相喷头液体入口，液氮罐上部通过软管连接阻化液罐上部和换热器的冷支管出口，两相喷头连接注氮管后端。

所述的换热器内置有单一蜿蜒形换热管，换热管为内外两层管式，冷支管置在热支管内部，冷支管为导热材料，热支管为绝热材料。

本发明的优点和有益效果：利用液氮的冷量将阻化液降至低温，并以液氮换热汽化过程中的气体膨胀为动力实现液氮汽化后形成的低温氮气和低温阻化液在两相喷头的雾化作用，产生低温雾化阻化液，并通入防灭火区域进行降温、惰化和阻化防灭火。适用于煤矿井下采空区或封闭空间防灭火。具有降温、惰化、阻化、雾化多重作用，防灭火效率高，且不含电器元件，安全可靠。结构简单、体积小，移动方便，占据空间小，可灵活移动。能连续工作，并能够实现自增压式注入低温雾化阻化液进行火灾防治而无需外界提供能量，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的整体结构示意图。

图2是图1中的换热器的结构示意图。

图中：1.液氮罐，2.阻化液罐，3.换热器，3-1.换热管，3-1-1.冷支管，3-1-2.热支管，4.两相喷头，5.注氮管，6.软管，7-1.第一稳流阀，7-2.第二稳流阀，8-1.第一稳压阀，8-2.第二稳压阀，9-1.第一压力表，9-2.第二压力表，10.低温管，11.阻化液管。

具体实施方式

在图1中，液氮罐1下部通过低温管10依次连接第一稳流阀7-1、换热器3的冷支管3-1-1、第一稳压阀Ⅰ8-1、第一压力表9-1和两相喷头4气体入口，阻化液罐2下部通过阻化液管11依次连接第二稳流阀7-2、换热器3的热支管3-1-2、第二稳压阀8-2、第二压力表9-2和两相喷头4液体入口，液氮罐1上部通过软管6连接阻化液罐2上部和换热器3的冷支管3-1-1出口，两相喷头4连接注氮管5后端。

在图2中，换热器3内置有单一蜿蜒形换热管3-1，换热管3-1为内外两层管式，冷支管3-1-1布置在热支管3-1-2内部，冷支管3-1-1为导热材料，热支管3-1-2为绝热材料。

进行液氮自增压阻化防灭火时，调节第一稳流阀7-1和第二稳流阀7-2达到预定值，液氮罐1内液氮通过低温管10进入换热器3的冷支管3-1-1内，阻化液罐2内阻化液通过阻化液管11进入换热器3的热支管3-1-2内，液氮和阻化液在换热管3-1内通过冷支管3-1-1壁面导热材料进行热交换。因液氮和阻化液换热通道单一，流量和流动速度可知，从而液氮和阻化液的换热速度可以控制，避免了常规换热器多通道换热存在的液体分流不均匀而导致局部换热过大，引起阻化液温度低于冰点而结冰堵塞管路（“冰堵”现象）而不能继续工作的问题。

液氮和阻化液在换热器3内进行热交换过程中液氮汽化为氮气，体积膨胀压力增加，打开并调节第一稳压阀8-1和第二稳压阀8-2使得第一压力表9-1和第二压力表9-2达到预定值。此时，经热交换得到的低温氮气和低温阻化液分别通过低温管10和阻化液管11进入两相喷头4，形成低温雾化阻化液通过注氮管通入防灭火区域，实现火灾防治。