一种矿用液态CO制造技术

本发明专利技术公开了一种矿用液态CO

【技术实现步骤摘要】
一种矿用液态CO2地面直注系统与方法
本专利技术属于煤矿防灭火
，具体涉及一种由矿井地面向井下直接输送液态CO2的系统与方法。
技术介绍
煤矿井下采空区中的遗煤极易发生自燃，会引发瓦斯爆炸，造成重大伤亡事故。自燃火源点处于导热系数小、比热容高的多孔煤岩介质中，注浆、注胶、惰性气体灌注等常规的灭火方法不能将高温煤岩的热量及时带走，导致火源即使在完全窒息后也依然长时间维持较高温度，一旦获得氧气会快速复燃。液态CO2注入到采空区后，能够迅速气化产生大量的CO2气体，将火源点完全窒息；同时液态CO2气化的过程中会吸收大量的热量，将火源点的温度快速降低。因此针对采空区自燃火源点，灌注液态CO2是一种很好的方法。目前，煤矿缺少由地面直接向采空区灌注液态CO2的系统与方法。当需要向采空区灌注液态CO2灭火时，首先采用小型储罐将液态CO2运输到井下采空区附近，然后向采空区灌注。例如CN106640177A公开了一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火系统，CN201802437U公开了一种矿用移动式液态二氧化碳防灭火装置，其防灭火装置虽然可以在矿井巷道内使用，但其难以实施液态CO2的长时间持续灌注作业，并且工序繁琐、存在较大的爆炸安全隐患。液态CO2的长距离输送过程中会存在以下问题：输送过程中由于气化的原因会产生两相流，导致液态CO2输送困难，并且会导致由地面通往井下的竖直管道的底部压力剧增，形成重大安全隐患；液态CO2的温度很低，在常温管道中通入液态CO2后会产生明显的冷缩效应，1000米的钢管会产生0.5米左右的收缩，严重影响输送系统的安全运行，比如容易引发泄露事故；长时间输送液态CO2后，输送管道外壁的温度接近液态CO2的温度，同时井下空气的湿度通常较大，极易在输送管道外壁结冰，从而增加管道负荷，并影响管道的机械性能；输送管道末端泄放液态CO2时以及节流时会在管道中产生压力波动，一定条件下会在管道内产生干冰，容易堵塞管道。因此，需要在考虑以上问题的基础上，研发一种矿用液态CO2地面直注系统与方法。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提出了一种矿用液态CO2地面直注系统与方法，其简化液态CO2的灌注工序，实现煤矿灭火时能够向采空区长时间持续输送液态CO2，提高灭火效率。一种矿用液态CO2地面直注系统，其包括液态CO2储罐、气液分离器、空温器、智能调控单元、第一输送管、第二输送管及第三输送管，所述的液态CO2储罐布置在井上靠近煤矿立井井口的位置，所述气液分离器布置在井下靠近立井井底的位置，所述气液分离器的液态CO2入口端通过液态CO2输送管与液态CO2储罐连通，所述的气液分离器的气相出口端与第一输送管的进口端连通，所述的第一输送管的末端被埋入采空区20-60米处，所述的气液分离器的液相出口端与第二输送管的进口端连通，所述的第二输送管的末端被埋入采空区20-60米处，在所述的第二输送管上距离采空区50-200米的位置安装有三通，所述的三通的两个出口分别连接所述第二输送管与第三输送管，所述空温器布置在所述第三输送管上距离采空区40-180米的位置，所述的第三输送管的末端被埋入采空区20-60米处。作为本专利技术的一个优选方案，在所述的液态CO2输送管上自靠近液态CO2储罐的一端开始，依次设置有流量控制阀、增压泵及稳压阀。作为本专利技术的另一个优选方案，所述的第一输送管的进口端安装有第一压力表，所述的第一输送管上距离采空区20米的位置安装有第一节流阀，所述的第二输送管上距离采空区20米的位置安装有第二节流阀，所述的空温器的进口端安装有第三节流阀，所述的第二节流阀的后端5米的位置安装有第二压力表。进一步的，所述的智能调控单元布置在采空区前30米的位置，所述的智能调控单元依次通过第一信号线与第一压力表连通，通过第二信号线与第二压力表连通，通过第三信号线与第一节流阀连通，通过第四信号线与第二节流阀连通，通过第五信号线与第三节流阀以及空温器连通。进一步的，所述的液态CO2输送管、第一输送管、第二输送管及第三输送管均为聚氨酯保温钢管，所述的聚氨酯保温钢管的保温棉的厚度为30-50mm，所述的聚氨酯保温钢管由耐零下40摄氏度的碳钢制成。进一步的，所述的液态CO2输送管上每隔500米、所述的第一输送管上每隔500米处、所述的第二输送管上每隔500米处分别连接有第一金属软管、第二金属软管和第三金属软管，其中，第一金属软管、第二金属软管、第三金属软管的长度均为2米。本专利技术的另一任务在于提供一种矿用液态CO2地面直注方法，其采用上述矿用液态CO2地面直注系统，依次包括以下步骤：a打开流量控制阀，启动气液分离器、智能调控单元、增压泵及稳压阀，关闭第一节流阀、第二节流阀及第三节流阀；b、当第一压力表的读数达到2.2MPa时，智能调控单元通过第四信号线打开第二节流阀向采空区输送液态二氧化碳；c、当第一压力表的读数超过2.5MPa时，智能调控单元通过第三信号线打开第一节流阀泄压直到第一压力表的读数降低到2.5MPa；d、当第一压力表的读数低于2MPa时，智能调控单元通过第四信号线关闭第二节流阀；e、当第二压力表的读数超过3.0MPa时，智能调控单元通过第四信号线关闭第二节流阀，同时智能调控单元通过第五信号线打开第三节流阀以及空温器。本专利技术所带来的有益技术效果为：通过增设气液分离器实现气液分离，解决了气液两相流输送困难的问题，同时，通过调节气液分离器的压力，可以控制整个输送管道系统的压力在合理范围以内；通过采用聚氨酯保温钢管以及增设金属软管，有效避免了管壁结冰以及管道热胀冷缩引发泄露等问题的发生；通过在输送管道末端增设空温器支路，实现了在输送管道末端出现冰堵时继续向采空区输送CO2，避免了因灭火介质中断而影响灭火效率。该矿用液态CO2地面直注系统与方法工序简单、安全性高、灭火效率高、防火、防爆、防尘，在本
内具有广泛的实用性。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术的一种矿用液态CO2地面直注方法的工艺流程图；图中，1-液态CO2储罐，2-气液分离器，3-空温器，4-智能调控单元，5-第一输送管，6-第二输送管，7-第三输送管，8-液态CO2输送管，9-三通，10-流量控制阀，11-增压泵11，12-稳压阀，13-第一压力表，14-第一节流阀，15-第二节流阀，16-第三节流阀，17-第二压力表，18-第一信号线，19-第二信号线，20-第三信号线，21-第四信号线，22-第五信号线，23-第一金属软管，24-第二金属软管，25-第三金属软管。具体实施方式本专利技术提出了一种矿用液态CO2地面直注系统与方法，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。如图1所示，本专利技术一种矿用液态CO2地面直注系统包括液态CO2储罐1、气液分离器2、空温器3、智能调控单元4、第一输送管5、第二输送管6、第三输送管7及液态CO2输送管8，液态CO2储罐1布置在井上靠近煤矿立井井口的位置，气液分离器2布置在井下靠近立井井底的位置，气液分离器2的液态CO2入口端通过液态CO2输送管8与液态CO2储罐1连通，气液分离器2的气相出口端与第一输送管5的进口端连通，第一输送管5的末端被埋入采空区30米处，气液分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用液态CO2地面直注系统，其包括液态CO2储罐、气液分离器、空温器、智能调控单元、第一输送管、第二输送管及第三输送管，其特征在于：所述的液态CO2储罐布置在井上靠近煤矿立井井口的位置，所述气液分离器布置在井下靠近立井井底的位置，所述气液分离器的液态CO2入口端通过液态CO2输送管与液态CO2储罐连通，所述的气液分离器的气相出口端与第一输送管的进口端连通，所述的第一输送管的末端被埋入采空区20‑60米处，所述的气液分离器的液相出口端与第二输送管的进口端连通，所述的第二输送管的末端被埋入采空区20‑60米处，在所述的第二输送管上距离采空区50‑200米的位置安装有三通，所述的三通的两个出口分别连接所述第二输送管与第三输送管，所述空温器布置在所述第三输送管上距离采空区40‑180米的位置，所述的第三输送管的末端被埋入采空区20‑60米处。

【技术特征摘要】
1.一种矿用液态CO2地面直注系统，其包括液态CO2储罐、气液分离器、空温器、智能调控单元、第一输送管、第二输送管及第三输送管，其特征在于：所述的液态CO2储罐布置在井上靠近煤矿立井井口的位置，所述气液分离器布置在井下靠近立井井底的位置，所述气液分离器的液态CO2入口端通过液态CO2输送管与液态CO2储罐连通，所述的气液分离器的气相出口端与第一输送管的进口端连通，所述的第一输送管的末端被埋入采空区20-60米处，所述的气液分离器的液相出口端与第二输送管的进口端连通，所述的第二输送管的末端被埋入采空区20-60米处，在所述的第二输送管上距离采空区50-200米的位置安装有三通，所述的三通的两个出口分别连接所述第二输送管与第三输送管，所述空温器布置在所述第三输送管上距离采空区40-180米的位置，所述的第三输送管的末端被埋入采空区20-60米处。2.根据权利要求1所述的一种矿用液态CO2地面直注系统，其特征在于：在所述的液态CO2输送管上自靠近液态CO2储罐的一端开始，依次设置有流量控制阀、增压泵及稳压阀。3.根据权利要求2所述的一种矿用液态CO2地面直注系统，其特征在于：所述的第一输送管的进口端安装有第一压力表，所述的第一输送管上距离采空区20米的位置安装有第一节流阀，所述的第二输送管上距离采空区20米的位置安装有第二节流阀，所述的空温器的进口端安装有第三节流阀，所述的第二节流阀的后端5米的位置安装有第二压力表。4.根据权利要求3所述的一种矿用液态CO2地面直注系统，其特征在于：所述的智能调控单元布置在采空区前30米的位置，所述的智能调控单元依次通过第一信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆伟，亓冠圣，程卫民，李金亮，路遥，王栋，秦传睿，谢军，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37