本發(fā)明涉及煤礦火災(zāi)的防滅火領(lǐng)域，尤其涉及礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煤炭是我國(guó)的主要能源，礦井火災(zāi)是煤礦的主要自然災(zāi)害之一，而煤炭自燃又是礦井火災(zāi)的主要形式。近年來(lái)，利用液態(tài)二氧化碳實(shí)施煤礦井下防滅火的裝置因具有滅火能力強(qiáng)、速度快、使用范圍廣等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用；但其也存在很多問(wèn)題，例如：目前液態(tài)二氧化碳經(jīng)氣化灌注的方式多采用空溫或水浴式氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)水浴加溫與熱交換降溫平衡點(diǎn)不好控制，系統(tǒng)只能間歇進(jìn)液和排放，進(jìn)液前需先將水溫加熱到80攝氏度以上，進(jìn)液后水溫下急速下降，再次加熱不得不等待時(shí)間約1～2小時(shí)，冬季寒冷地區(qū)可能等待的時(shí)間更長(zhǎng)，達(dá)不到快速滅火的效果。另外，井下液態(tài)二氧化碳直接灌注方式也因排放時(shí)罐內(nèi)壓力下降，液態(tài)二氧化碳極易結(jié)干冰，造成堵管問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)也有靠泵或電加熱水浴氣化裝置構(gòu)成增壓系統(tǒng)，但仍然無(wú)法解決增壓與排放同步，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排放快速滅火的問(wèn)題，且系統(tǒng)體積大，成本高。

因而，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中礦用防滅火設(shè)備增壓過(guò)程緩慢、容易造成堵管以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)增壓與排放co2同時(shí)進(jìn)行的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括：

提供一種礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)，其包括自增壓防爆裝置、設(shè)置在平板車上的礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置，以及連接于所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置和自增壓防爆裝置的防爆電控箱；具體地，所述自增壓防爆裝置包括一防爆箱體，以及設(shè)置在所述防爆箱體內(nèi)的導(dǎo)熱管；所述導(dǎo)熱管上貼合設(shè)置有金屬管，在所述金屬管中設(shè)置有可瞬間加熱的超導(dǎo)陶瓷片。

具體地，所述超導(dǎo)陶瓷片內(nèi)部鑲嵌有金屬絲，并添加有0-20％重量百分?jǐn)?shù)的nb3sn和/或0-20％重量百分?jǐn)?shù)的nbti；而所述金屬管為鋁管、銅管或不銹鋼管中的其中一種。

具體地，在所述防爆箱體上設(shè)置有液相入口和氣相出口；所述導(dǎo)熱管的一端連接于所述液相入口，另一端連接于所述氣相出口。

具體地，所述防爆電控箱通過(guò)控制電纜與所述自增壓防爆裝置連接；所述自增壓防爆裝置通過(guò)低溫氣相增壓用高壓軟管和低溫液相金屬高壓軟管、與所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置連接并形成回路。

具體地，所述自增壓防爆裝置與礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置之間設(shè)置有第一調(diào)壓閥，所述自增壓防爆裝置與防爆電控箱之間設(shè)置有第二調(diào)壓閥、泄壓閥和安全閥；通過(guò)第一調(diào)壓閥和/或第二調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓，保證自增壓防爆裝置中的壓力不超過(guò)預(yù)設(shè)壓力值；當(dāng)所述自增壓防爆裝置使用完畢時(shí)，通過(guò)泄壓閥進(jìn)行泄壓。其中所述預(yù)設(shè)壓力值的范圍為1.9-2.2mpa。另外，所述自增壓防爆裝置還連接有一隔爆啟動(dòng)器。

有益效果：本發(fā)明通過(guò)引入采用超導(dǎo)陶瓷材料設(shè)計(jì)的自增壓防爆裝置，使得所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)在co2在排放過(guò)程中，可以有效維持礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置內(nèi)部的壓力，從而實(shí)現(xiàn)液態(tài)二氧化碳連續(xù)排放且不結(jié)干冰，極大地提高防滅火效率，保障生產(chǎn)安全；并且本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，易于運(yùn)輸且維護(hù)方便，適用于井下作業(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中液態(tài)二氧化碳?xì)饣罍缁鹧b置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述自增壓防爆裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)，其包括有一平板車10、設(shè)置在平板車10上的礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100，還包括一自增壓防爆裝置200，以及連接于所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100和自增壓防爆裝置200的防爆電控箱300，所述防爆電控箱中設(shè)置有液位計(jì)和溫控裝置。進(jìn)一步地，所述防爆電控箱300通過(guò)控制電纜與所述自增壓防爆裝置200連接；所述自增壓防爆裝置200通過(guò)低溫氣相增壓用高壓軟管和低溫液相金屬高壓軟管、與所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100連接并形成回路。

本發(fā)明通過(guò)在自增壓防爆裝置200中設(shè)置一具有瞬間自動(dòng)加熱升溫和自動(dòng)斷電功能的超導(dǎo)陶瓷片，使礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100中的二氧化碳液體壓力通過(guò)自增壓循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)在滅火卸放時(shí)所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)保持壓力在1.9mpa-2.2mpa范圍內(nèi)恒定不降，并且不出現(xiàn)結(jié)干冰排不盡的現(xiàn)象。進(jìn)一步地，所述自增壓防爆裝置200還連接有一隔爆啟動(dòng)器400，通過(guò)隔爆啟動(dòng)器400控制自增壓防爆裝置200的啟閉。

請(qǐng)參見(jiàn)圖2，在現(xiàn)有技術(shù)中，液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)多采用氣化器等裝置對(duì)液態(tài)二氧化碳進(jìn)行間斷式加熱，如圖2所示，現(xiàn)有的液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括貯液罐、空氣自熱式氣化器、氣電加熱式氣化器、氣體調(diào)壓裝置以及液相管路；其通過(guò)貯液罐旁路泵送、氣相增壓、氣電加熱及井下管路4個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)防滅火功能，在工作時(shí)很難控制壓力和溫度，并且無(wú)法使二氧化碳在排放時(shí)保持罐內(nèi)壓力不下降，只能間歇工作，其更易結(jié)干冰且系統(tǒng)龐大、成本高。

而本發(fā)明實(shí)施例中所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)通過(guò)引入采用超導(dǎo)材料制成的自增壓防爆裝置200，實(shí)現(xiàn)了液態(tài)二氧化碳在滅火時(shí)，其排液與增壓同步，使得所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100中的壓力保持不變，并且二氧化碳排放時(shí)間短、效率高。

具體地，如圖3所示，所述自增壓防爆裝置200包括一防爆箱體210，以及設(shè)置在所述防爆箱體內(nèi)的導(dǎo)熱管220，所述導(dǎo)熱管220包括一導(dǎo)熱管外壁以及設(shè)置在導(dǎo)熱管外壁中的換熱芯，換熱芯采用一次拉模成型，其作用在于增加與二氧化碳的換熱面積。另外所述導(dǎo)熱管220上貼合設(shè)置有金屬管250，在所述金屬管250中設(shè)置有可瞬間加熱的超導(dǎo)陶瓷片，優(yōu)選地，本實(shí)施例中所述超導(dǎo)陶瓷片可以采用嵌入式的方式設(shè)置在金屬管250中，并通過(guò)金屬管250與導(dǎo)熱管220緊密貼合一起(可以將二者的接觸面設(shè)置為平面，以增加接觸面積)，將熱量傳遞給導(dǎo)熱管，實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)熱升溫。本實(shí)施例中所述金屬管250與所述導(dǎo)熱管220的形狀可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，只要滿足二者之間能進(jìn)行傳遞導(dǎo)熱即可。例如所述金屬管的截面形狀可以為長(zhǎng)方形，而所述導(dǎo)熱管的截面為正方形，這樣可以在導(dǎo)熱管的四個(gè)面上均緊密貼合一金屬管，增加導(dǎo)熱面積，從而提供導(dǎo)熱效率。

作業(yè)時(shí)，儲(chǔ)存在礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100中的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入到位于自增壓防爆裝置200中的導(dǎo)熱管里(礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置與自增壓防爆裝置保持一定高度差)，由于導(dǎo)熱管220與設(shè)置有超導(dǎo)陶瓷片的金屬管250緊密貼合，因此可以通過(guò)超導(dǎo)陶瓷片的瞬間自動(dòng)加熱，將熱量通過(guò)金屬管傳遞給導(dǎo)熱管，從而使導(dǎo)熱管中的液態(tài)二氧化碳?xì)饣⒅匦逻M(jìn)入礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置的低溫液體儲(chǔ)罐中，同時(shí)產(chǎn)生的氣體膨脹可以實(shí)現(xiàn)自增壓效果；并且其在加熱至預(yù)設(shè)溫度(例如預(yù)設(shè)為30℃)時(shí)，超導(dǎo)陶瓷片瞬間電阻無(wú)限大停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)停止升溫，其操作安全快速，反應(yīng)時(shí)間短。較佳實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱管和所述金屬管均采用導(dǎo)熱性能良好的材料所制定而成，例如可以采用鋁材、不銹鋼等所制成。另外，導(dǎo)熱管的數(shù)量、管徑以及設(shè)置方式等可根據(jù)實(shí)際需求而定。

進(jìn)一步地，在所述防爆箱體210的外部設(shè)置有導(dǎo)熱管的液相入口230和氣相出口240；所述導(dǎo)熱管220的一端連接于所述液相入口230，另一端連接于所述氣相出口240。當(dāng)液態(tài)二氧化碳通過(guò)液相入口進(jìn)入到導(dǎo)熱管220中時(shí)，設(shè)置在金屬管250中的超導(dǎo)陶瓷片可以瞬間自動(dòng)升溫，并且將熱量通過(guò)金屬管250傳遞給導(dǎo)熱管220，從而使導(dǎo)熱管220中的液態(tài)二氧化碳?xì)饣蓺鈶B(tài)二氧化碳并排出，源源不斷產(chǎn)生的氣態(tài)二氧化碳可以使得在氣體排出的同時(shí)維持高壓。優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱管220可以為多個(gè)u形結(jié)構(gòu)，其一端均與液相入口連接，另一端均與液相出口連接；當(dāng)然所述導(dǎo)熱管也可以采用一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)置而成，使導(dǎo)熱管有足夠的長(zhǎng)度供二氧化碳受熱氣化。本發(fā)明所舉實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案造成限定，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案所做的替換方案均為本發(fā)明所保護(hù)范圍。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述超導(dǎo)陶瓷片內(nèi)部鑲嵌有金屬絲，并添加有0-20％重量百分?jǐn)?shù)的nb3sn和/或0-20％重量百分?jǐn)?shù)的nbti，例如可以通過(guò)添加10％重量百分?jǐn)?shù)的nb3sn和10％重量百分?jǐn)?shù)的nbti來(lái)制作所述超導(dǎo)陶瓷片；換言之，所述超導(dǎo)陶瓷片是通過(guò)在超導(dǎo)陶瓷中加入了金屬絲，并且添加了nb3sn和/或nbti，使得其具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，可以實(shí)現(xiàn)瞬間自動(dòng)升溫和自動(dòng)停止加熱。

并且超導(dǎo)陶瓷其特點(diǎn)是陶瓷本身的微孔結(jié)構(gòu)極大地增加了換熱面積，在自然對(duì)流的狀態(tài)下起散熱能力高于金屬材質(zhì)，并且其具有絕緣、耐高溫、抗氧化、抗酸堿、可耐高壓和防電擊等作用。另外當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)安全值時(shí)，其內(nèi)部電阻可以無(wú)限大，使得可以瞬間自動(dòng)斷電停止升溫，確保使用安全，例如在溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的30℃時(shí)，超導(dǎo)陶瓷片的電阻會(huì)變無(wú)限大，電流變零，因此可以瞬間停止加熱升溫。如果單純采用水浴加熱或電磁加熱等升溫手段，其是無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)加熱和自動(dòng)啟停以保障使用安全的。

現(xiàn)有技術(shù)中的自增壓裝置一般只能適用于電壓220v～380v下的操作，而本發(fā)明通過(guò)電擊穿測(cè)試確定超導(dǎo)陶瓷片的最佳厚度，以及在超導(dǎo)陶瓷片中添加nb3sn和nbti，使得所制成的自增壓防爆裝置可滿足電壓220v～380v、380v～660v以及660v～1140v的不同要求，并且所述超導(dǎo)陶瓷片的導(dǎo)熱參數(shù)可根據(jù)工況和加熱氣體不同進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明所述自增壓防爆裝置不僅可以適用于二氧化碳防滅火裝置，還可以適用于其他惰性氣體防滅火裝置。

優(yōu)選地，所述自增壓防爆裝置200與礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100之間設(shè)置有第一調(diào)壓閥，所述自增壓防爆裝置與防爆電控箱之間設(shè)置有第二調(diào)壓閥、泄壓閥和安全閥；通過(guò)第一調(diào)壓閥和/或第二調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓，保證自增壓防爆裝置中的壓力不超過(guò)預(yù)設(shè)壓力值；當(dāng)所述自增壓防爆裝置使用完畢時(shí)，通過(guò)泄壓閥進(jìn)行泄壓。使礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100內(nèi)部始終保持設(shè)計(jì)壓力并處于液態(tài)狀態(tài)，有效防止二氧化碳結(jié)干冰堵塞管道。進(jìn)一步地，本實(shí)施例中壓力的預(yù)設(shè)壓力值的范圍為1.9-2.2mpa，例如預(yù)設(shè)壓力值可以為2.2mpa，通過(guò)調(diào)壓閥自動(dòng)調(diào)壓，使其壓力維持在2.2mpa的安全范圍內(nèi)；當(dāng)所述自增壓防爆裝置200使用完畢時(shí)，通過(guò)泄壓閥進(jìn)行泄壓。

本實(shí)施例中所述泄壓閥對(duì)系統(tǒng)(指所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)，下同)的安全保障具有重要影響，作業(yè)時(shí)，在保持泄壓閥關(guān)閉的狀態(tài)下進(jìn)行自增壓操作，等自增壓結(jié)束并使礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100中液態(tài)二氧化碳排空后，打開(kāi)泄壓閥進(jìn)行泄壓，將系統(tǒng)中管道壓力進(jìn)行釋放，避免安全事故的發(fā)生。

較佳實(shí)施例中，本發(fā)明所述礦用液態(tài)二氧化碳防滅火裝置100包括一框架，以及均設(shè)置在框架內(nèi)的低溫液體儲(chǔ)罐和操作箱，所述操作箱內(nèi)設(shè)置有安全閥和液位計(jì)，所述液位計(jì)通過(guò)管路依次連接有排液閥、液體進(jìn)出閥、殘液進(jìn)出閥、殘液排放閥、放空閥、氣體進(jìn)出閥、測(cè)滿分析閥以及安全切換閥。進(jìn)一步地，所述框架整體采用防爆箱結(jié)構(gòu)，有效增加安全性能，而低溫液體儲(chǔ)罐中裝有液態(tài)二氧化碳，使用時(shí)，低溫液體儲(chǔ)罐中的液態(tài)二氧化碳通過(guò)液相入口進(jìn)入到自增壓防爆裝置200中進(jìn)行氣化，實(shí)現(xiàn)增壓，從而避免結(jié)干冰堵塞管路的情況發(fā)生。

請(qǐng)參見(jiàn)表一，表一為自增壓防爆裝置在排液和增壓同時(shí)進(jìn)行時(shí)的增壓效果數(shù)據(jù)(表中“罐體壓力”指的是低溫液體儲(chǔ)罐中的壓力)：

表一：

如表一所示，在增壓7.5分鐘時(shí)，低溫液體儲(chǔ)罐中的壓力僅下降0.05mpa，在增壓22.5分鐘時(shí)低溫液體儲(chǔ)罐中的壓力僅下降0.15mpa，即滿罐條件下增壓并排液時(shí)，壓力變化浮動(dòng)很小，增壓效果明顯。

本發(fā)明所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

(1)、結(jié)構(gòu)合理、緊湊，占地面積?。?/p>

(2)、液體或氣體純度穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行可靠性好；

(3)、操作簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便；

(4)、體積小，重量輕，易于運(yùn)輸。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一自增壓防爆裝置，，使得所述礦用自增壓液態(tài)二氧化碳防滅火系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)排液與自增壓同步進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和流量可控可調(diào)，保證作業(yè)時(shí)管路不結(jié)干冰，有效提高防滅火效率，具有極高的實(shí)用性和廣泛的應(yīng)用前景。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)具體實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。