一种复合惰气预混及压注系统技术方案

一种复合惰气预混及压注系统，包括：气体混合室，将二氧化碳气体和氮气混合，并将混合气体按预设压力输出，气体混合室内还设有气体充分混合的搅拌机构；地面固定膜分离制氮装置，与气体混合室的氮气注入口连接，制备氮气并输送给气体混合室，且其输出端与氮气注入口之间的供气管路中还设有气体流量变送器；二氧化碳惰化防灭火装置，制备二氧化碳气体并输送给气体混合室，且其输出端与二氧化碳注入口之间的供气管路中设有气体流量变送器；气体加压装置，与气体混合室的加压口连接，对气体混合室内的混合气体进行加压。本实用新型专利技术通过向煤层采空区注入大量的按预设比例混合形成N2/CO2复合惰性气体，且混合比例压力均可调可控，有效控制采空区煤的自燃。有效控制采空区煤的自燃。有效控制采空区煤的自燃。

【技术实现步骤摘要】
一种复合惰气预混及压注系统


[0001]本技术涉及矿井防灭火
，具体涉及一种复合惰气预混及压注系统。

技术介绍

[0002]随着煤矿开采机械化水平的提高、煤炭纵深开采速度的加深加快，导致采空区面积扩大、遗煤增多，采空区发火隐患更加突出，火灾发生率高、危害性大，煤矿安全问题也变得日益严重，重特大事故时有发生。据不完全统计，我国国有重点煤矿中具有自然发火危险的矿井约占50％以上，煤炭自燃而引起的火灾占矿井火灾总数的90％以上，绝大部分的自然发火发生在采空区和巷帮破碎煤柱内。同时，煤自燃释放出大量的有毒有害气体及烟流，由于受限空间火灾气体的扩散区域较小且扩散通路集中，极易引起相关人员中毒、窒息，严重威胁着人员的生命安全。
[0003]矿井火灾灾害严重影响着煤矿的安全生产，为降低煤自燃事故的发生，通常对采空区进行注氮或注二氧化碳来阻止煤自燃，或者将未按预设比例预混的氮和二氧化碳分别注入来阻止煤自燃，从而达到矿井安全生产的目的。
[0004]现有的防灭火技术中主要采用单一气体的注N2或注CO2气体来达到矿井采空区防灭火的目的。其中：N2注入至采空区中可适当降低采空区中氧浓度，但煤对N2的吸附性较差，单独的N2注入到采空区不易在采空区滞留，防治效果较差；由于CO2具有窒息性，则单独的CO2系统主要用于封闭采空区火区的治理， CO2气体的注入可快速降低采空区中氧浓度，且煤对CO2气体的吸附性较好，使封闭火区因缺氧而窒息，但单一注入高浓度的纯CO2气体对于正常回采的工作面的矿工影响较大，同时，注CO2系统中的CO2气体来源于购置的液态CO2，成本较高。因此，对于正常回采的煤层工作面采空区，既能高效防治采空区遗煤自燃，又可以降低成本支出，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本技术提供了一种复合惰气预混及压注系统。
[0006]为实现上述目的，本技术提供了一种复合惰气预混及压注系统，其包括：
[0007]气体混合室，用于将二氧化碳气体和氮气混合，并将混合气体按预设压力输出，所述气体混合室内还设有用于气体充分混合的搅拌机构；
[0008]地面固定膜分离制氮装置，与所述气体混合室的氮气注入口连接，用于制备氮气并输送给所述气体混合室，且所述地面固定膜分离制氮装置的输出端与所述氮气注入口之间的供气管路中还设有气体流量变送器；
[0009]二氧化碳惰化防灭火装置，与所述气体混合室的二氧化碳注入口连接，用于制备二氧化碳气体并输送给所述气体混合室，且所述二氧化碳惰化防灭火装置的输出端与所述二氧化碳注入口之间的供气管路中也设有气体流量变送器；以及
[0010]气体加压装置，与所述气体混合室的加压口连接，用于对所述气体混合室内的混
合气体进行加压。
[0011]作为本技术的进一步优选技术方案，所述地面固定膜分离制氮装置通过压缩空气实现氮气制备，其包括依次连接的空压机、冷却器、汽水分离器、联合过滤器、加热器和氮膜，所述氮膜的输出端连接至所述气体混合室的氮气注入口。
[0012]作为本技术的进一步优选技术方案，所述二氧化碳惰化防灭火装置用于将外部提供的液态二氧化碳加热转换为二氧化碳气体，其包括依次连接的1#CO2转换器、调压机构、2#CO2转换器和CO2缓冲罐，所述CO2缓冲罐的输出端连接至所述气体混合室的二氧化碳注入口，其中，所述1#CO2转换器和所述2#CO2转换器的热源为电热和/或蒸汽，所述CO2缓冲罐上还设有安全阀。
[0013]作为本技术的进一步优选技术方案，所述二氧化碳惰化防灭火装置还包括电控柜，所述1#CO2转换器、所述2#CO2转换器和调压机构分别连接所述电控柜。
[0014]作为本技术的进一步优选技术方案，所述地面固定膜分离制氮装置与所述氮气注入口之间的供气管路，以及所述二氧化碳惰化防灭火装置与所述二氧化碳注入口之间的供气管路均具有水平管段，所述气体流量变送器连接在该水平管段上。
[0015]作为本技术的进一步优选技术方案，所述气体加压装置包括气体驱动入口、增压机和储气罐，所述增压机的输出端通过所述气体驱动入口与所述气体混合室的加压口连接，所述增压机的输入端与所述储气罐连接。
[0016]作为本技术的进一步优选技术方案，所述气体混合室为密闭的长方体箱体，所述长方体箱体上还设有泄压阀。
[0017]作为本技术的进一步优选技术方案，所述搅拌机构包括传动连接的搅拌机和同轴双扇叶搅拌杆，所述搅拌机为驱动单元，其中：
[0018]所述搅拌机具有转速相等、转向相反的主轴和副轴；
[0019]所述同轴双扇叶搅拌杆包括同轴套连的主杆和套管，所述套管可绕所述主杆旋转，所述套管的下端连接有上扇叶，所述主杆的下端从所述套管的下端穿出并连接有距上扇叶50
‑
150毫米的下扇叶，所述上扇叶与所述下扇叶的结构相同，所述主杆的上端与所述主轴连接，所述套管的上端与所述副轴连接。
[0020]作为本技术的进一步优选技术方案，所述搅拌机构为两套，间隔设置在气体混合室内。
[0021]采用本技术的复合惰气预混及压注系统，通过向煤层采空区注入大量的按预设比例混合形成的经机械搅拌实现混匀的N2/CO2复合惰性气体，而且混合比例及注入时的压力均可调可控，以便连续稳定往采空区注入复合惰性气体，其有益效果具体表现为：
①
与单一注氮系统相比，煤对CO2的吸附性比N2好，加入CO2气体后可迅速降低采空区中氧浓度，隔绝采空区中遗煤与氧气接触，防止遗煤自燃；
②
与单一注CO2系统相比，采用复合惰性气体既能稀释CO2气体，以合适浓度的CO2气体的来降低采空区中氧浓度，减少CO2气体对工作面的不利影响，又能降低成本投入；
③
注入复合惰性气体可使采空区形成正压从而使得采空区的漏风量减少，漏风量的减少在一定程度上导致进入的氧气量也减少，从而使遗煤处于缺氧环境条件；
④
产生的CO2气体和N2气体均具有相对较低的温度，使得较低温度的N2/CO2复合惰气在流经煤体时，部分煤氧化产生的热量可被吸收，从而减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0023]图1为本技术的复合惰气预混及压注系统提供的一实例的结构示意图；
[0024]图2为搅拌机构的结构示意图。
[0025]图中：1、空压机，2、冷却器，3、汽水分离器，4、联合过滤器，5、加热器，6、压力表，7、氮膜，8、气体流量变送器，9、电控柜，10、1#CO2转换器， 11、调压机构，12、2#CO2转换器，13、CO2缓冲罐，14、安全阀，15、气体混合室，16、搅拌机构，160、同轴双扇叶搅拌杆，161、主杆，162、套管，163、上扇叶，164、下扇叶，165、外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合惰气预混及压注系统，其特征在于，包括：气体混合室，用于将二氧化碳气体和氮气混合，并将混合气体按预设压力输出，所述气体混合室内还设有用于气体充分混合的搅拌机构；地面固定膜分离制氮装置，与所述气体混合室的氮气注入口连接，用于制备氮气并输送给所述气体混合室，且所述地面固定膜分离制氮装置的输出端与所述氮气注入口之间的供气管路中还设有气体流量变送器；二氧化碳惰化防灭火装置，与所述气体混合室的二氧化碳注入口连接，用于制备二氧化碳气体并输送给所述气体混合室，且所述二氧化碳惰化防灭火装置的输出端与所述二氧化碳注入口之间的供气管路中也设有气体流量变送器；以及气体加压装置，与所述气体混合室的加压口连接，用于对所述气体混合室内的混合气体进行加压。2.根据权利要求1所述的复合惰气预混及压注系统，其特征在于，所述地面固定膜分离制氮装置通过压缩空气实现氮气制备，其包括依次连接的空压机、冷却器、汽水分离器、联合过滤器、加热器和氮膜，所述氮膜的输出端连接至所述气体混合室的氮气注入口。3.根据权利要求1所述的复合惰气预混及压注系统，其特征在于，所述二氧化碳惰化防灭火装置用于将外部提供的液态二氧化碳加热转换为二氧化碳气体，其包括依次连接的1#CO2转换器、调压机构、2#CO2转换器和CO2缓冲罐，所述CO2缓冲罐的输出端连接至所述气体混合室的二氧化碳注入口，其中，所述1#CO2转换器和所述2#CO2转换器的热源为电热和/或蒸汽，所述CO2缓冲罐上还设有安全阀。4.根据权利要求3所述的复合惰气预混及压注系统，其特征在于，所述二氧化碳惰化防灭火装置还包括电控柜，所述1#CO2转换器、所述2#CO2转换器和调压机构分别连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官昌培，杨涛，李恩国，甘超业，董彬，许壮志，肖旸，李青蔚，郭永涛，尹岚，
申请(专利权)人：上海大屯能源股份有限公司江苏分公司，
类型：新型
国别省市：