[发明专利]全程在线实时监测的束管型多管管输液态CO2

说明书

本发明公开了一种全程在线实时监测的束管型多管管输液态COsubgt;2/subgt;系统与方法，属于煤矿安全生产技术领域。其包括液态COsubgt;2/subgt;储存单元、液态COsubgt;2/subgt;输送单元、以及泄露监测与报警单元，液态COsubgt;2/subgt;输送单元包括第一输送管路和束管型液态COsubgt;2/subgt;输送管，第一输送管路的另一端与束管型液态COsubgt;2/subgt;输送管连接；第一调节阀设置有若干组，束管型液态COsubgt;2/subgt;输送管的前端面为一圆形体，圆形体的边界处为护套层，圆形体上设置有若干根输送管，在输送管之外的圆形体上设置保温棉。本发明采用小管径束管型多管路输送液态COsubgt;2/subgt;，多根小管径管道输送时，多根管道同时破裂的可能性很小，如果单根管道发生破裂，泄露的液态COsubgt;2/subgt;量很少，能够保障井下巷道中的安全。

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种束管型多管管输液态CO₂系统与方法。

背景技术

煤自燃是煤矿中的主要自然灾害之一。煤自燃主要是由于煤与空气中的氧气发生复合作用产生大量的热量，并且产热速率大于向周围环境的散热速率导致的。向火区灌注CO₂会迅速降低火区中的氧气浓度，抑制煤与氧气的复合作用速率，从而实现对煤自燃灾害的防治。另外，火区中的煤堆发生自燃后，由于煤堆及周围的岩石堆的导热系数小，即使在完全无氧的惰性气氛中，高温煤堆的降温速率也会非常的缓慢，一旦重新供氧，会迅速发生复燃。液态CO₂具有巨大的相变吸热能力，向火区灌注液态CO₂后，由于压力的突变，液态CO₂会迅速的气化并吸收大量的热，会促进高温煤堆的快速降温。因此，对于煤矿中的煤自燃灾害，灌注液态CO₂是很好的防治技术。

目前，现有技术有关由矿井地面向井下采空区管输液态CO₂的系统与方法的研究报道主要有：

CN106247169A公开了一种矿用灭火液态二氧化碳的长距离管道输送装置，其包括气态二氧化碳储罐和液态二氧化碳储罐以及输送管道，输送管道位于矿体外的一端设置稳压阀和压力表，输送管道位于矿体外的一端与气态二氧化碳储罐连通，输送管道上端与液态二氧化碳储罐连通等；CN107218512A公开了一种矿用液态二氧化碳输送装置及其泄漏监测方法，其包括管道装置，管道装置包括外管和内管，外管一端与第一气态二氧化碳储罐相连通，内管一端与第二气态二氧化碳储罐和液态二氧化碳储罐连通，内管一端设置有稳压阀，内管另一端设置有压力控制阀，还包括监测系统，以避免安全事故发生；CN108843369A公开了一种矿用液态CO₂地面直注系统与方法，其包括液态CO₂储罐、气液分离器、空温器、智能调控单元等，液态CO₂储罐布置在井上靠近煤矿立井井口的位置，气液分离器布置在井下靠近立井井底的位置，用于气液两相CO₂的分离，解决气液两相流输送困难的问题，同时控制输送管道系统内的压力在合理范围内；空温器，布置在井下采空区附近，实现了在输送管道末端出现冰堵时继续向采空区输送CO₂，避免因灭火介质中断而影响灭火效率；智能调控单元，用于采集压力信号并且智能调控节流阀。

上述现有技术虽然在预防煤自燃方面取得了一定的进步，但是，其还存在一定的缺陷：例如在管道泄露监测方面，目前提出的方法主要是基于压力或者流量测试的间接监测，测试结果的影响因素较多；在液态CO₂输送管道的管径优选方面，目前提出的方法中还鲜有考虑，管道管径过大(管壁厚度较大)会导致管材成本增加、管道安装工程量大，长距离安设时不适合大管径管道，此外，用一根大管径输送管输送液态CO₂时，一旦管壁破裂或者接头断开等意外发生，瞬间会有大量CO₂泄露在井下的有限空间和有限通风的巷道内，将会对巷道内人员的生命安全造成重大威胁。

发明内容