液氮防灭火系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种液氮防灭火系统。其目的是为了解决国内矿井防灭火系统设备成本高、防灭火工艺实施难、腐蚀井下设备、影响井下工人身体健康、使用区域有局限性的缺点而提出。本实用新型专利技术包括：液氮储罐、液氮增压装置、氮气化装置、电加热辅热装置、稳压稳流装置、计量装置、储罐增压装置、对空放散装置以及控制系统。各装置依次连接，并集装成撬装机组形式。控制系统采用S7-300软冗余控制系统，同时配置双Profibus?I/O采集网路，并为I/O模块配置有源背板，控制柜实现对整个系统的检测、在线显示、报警及控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
液氮防灭火系统
本技术涉及一种矿井或隧道中或其自身的安全装置，特别是涉及一种用于矿井的液氮防灭火系统。
技术介绍
煤炭作为我国的主要能源，在国民经济能源结构中占据很重要的位置。矿井火灾是煤矿重大灾害之一，一方面矿井火灾不仅烧掉大量的资源、材料和生产设备，而且由于要封闭火区，严重破坏了煤矿正常的生产秩序；另一方面燃烧消耗了风流中的氧气，使风流中的氧气体积分数下降，同时产生大量的热能、有毒气体和粉尘，严重污染环境。煤层自燃火灾防治不仅要求矿井有合理的开拓系统和开采方法、合理的通风系统、可靠的专项防治措施和管理制度，还必须要有相应的防灭火技术、完善的防灭火系统和防灭火装备，只有这样才能保障矿井的安全生广。目前，国际、国内矿井防灭火的传统方式主要有:预防性灌浆防灭火系统、采用阻化剂防灭火系统、凝胶防灭火系统。而这三种矿井防灭火系统又都有各自的缺点与不足。预防性灌浆防灭火系统，将粘土、页岩和电厂飞灰等固体材料与水按一定比例制成浆液通过管路输送到采空区或可能发生煤炭自燃的区域。主要有采后密闭灌浆、随采随灌、巷顶插管注浆等形式。当工作面回采结束后，在工作面胶带巷、运输巷口修建永久密闭，利用密闭前铺设到停采线的灌浆管实施封闭注浆，间歇充填，灌浆量以黄泥接实巷顶为准。此技术浆液浓度难控制，且浆只流向地势低的部位，不能向高出堆积，对中高及顶板煤层起不到防止作用。采用阻化剂防灭火系统，是把一些吸水性很强的盐类物质制成溶液，利用注液泵和输液管路将浆液对工作面及上、下隅角遗煤进行喷洒或注入煤体内，起到增加煤体外在水分，降低煤体温度，并形成液膜包围煤块，从空气中吸收水分，使煤表面较长时间处于湿润状态，隔绝与02的接触，降低煤低温氧化速度，延长煤的自燃发火期。此技术阻化剂不容易均匀分散在煤体上，且喷洒工艺难实施；腐蚀井下设备，影响井下工人身体健康。凝胶防灭火系统，是先将基料和促凝剂分别配成一定浓度的水溶液，两溶液按一定比例混合后压注到可能发生自燃的区域或火区，渗入裂缝，生成胶体，充满自燃区或火区，起到堵塞裂缝、隔绝空气和降温作用，从而达到防止自燃或灭火的目的。此技术的缺点是:胶体流量小，流动性差，较难大面积使用，时间长了胶体会龟裂，胺盐凝胶会产生有毒有害气体且成本较高。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种成本低、防灭火效率高的液氮防灭火系统。本技术液氮防灭火系统，包括液氮储罐、缓冲罐，其中:还包括液氮增压装置、氮气化装置、电加热辅热装置、稳压稳流装置、计量装置、储罐增压装置、对空放散装置以及控制系统。液氮增压装置包括:低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵、泵池、压力变送器、温度计、第一过滤器、阀门，泵池内安装有低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵，泵池下部安装有液氮入口管道，从泵池到第一液氮入口处的管道上依次安装有放散截止阀、第一压力表根部阀、第一安全阀根部阀、第一过滤器、入口截止阀，泵池上部设置有泵池通气口管道，管道上安装有回流截止阀，泵池上端设置有泵池排放口管道，管道上安装有排污截止阀，泵池上端还设置有液氮出口管道，从泵池到第一液氮出口处的管道上依次安装有放散截止阀、第二压力表根部阀、第二安全阀根部阀、压力变送器、温度计以及单向阀，液氮出口管道另一端为第一液氮出口；氮气化装置包括:气化器、第二过滤器、阀门，气化器底部连接有入口管道和出口管道，从气化器到第二液氮入口处的管道上依次设置有调节阀、第二过滤器、入口截止阀，从气化器到第一氮气出口处的管道上依次设置有第三安全阀根部阀、排放阀、安全阀放散口、出口截止阀，第一液氮出口与第二液氮入口相连通；电加热辅热装置包括:电加热辅热器主体、加热器、入口过滤器、出口压力变送器、阀门，第一氮气入口通过管道分别与两条电加热辅热器主体顶部连接，第一从氮气入口处到电加热辅热器主体的两个管道上依次设置有入口球阀、入口过滤器、调节阀，第一氮气出口通过管道分别与两个电加热辅热器主体顶部连接，两条管道上都设置有出口球阀，在氮气出口处安装有出口压力变送器，每个电加热辅热器顶部都设置有注水口，底部设置有一个排水口和两个加热器，在第一氮气入口与第二氮气出口处连接旁通管道，管道上设置有第一旁通球阀，第一氮气出口与第一氮气入口相连通；稳压稳流装置包括:缓冲罐、调压器、阀门，第二氮气入口与第三氮气出口通过两条相同的管道连接，从第二氮气入口到第三氮气出口的两条管道上依次设置有入口球阀、调压器、出口球阀，第二氮气入口与第三氮气出口连接有旁通管道，管道上设置有第二旁通球阀，第三氮气出口处设置有管道与缓冲罐底部的一端连接，缓冲罐底部的另一端安装有调压器，并设置有入口球阀与出口球阀，缓冲罐顶部安装有安全放散管道，管道上设置有安全阀与放散阀，第二氮气出口与第二氮气入口相连通；计量装置包括:入口压力表、出口压力表、第三过滤器、智能涡街流量计、阀门，第三氮气入口与第四氮气出口之间通过管道连接，从第三氮气入口到第四氮气出口的管道上依次设置有入口压力表、入口球阀、第三过滤器、流量计、出口球阀、出口压力表，第三氮气入口与第四氮气出口连接有旁通管道，管道上设置有第三旁通球阀，第三氮气出口与第三氮气入口相连通；储罐增压装置包括:气化器、自动升压器、压力表、阀门，第四氮气入口通过管道与气化器连接，管道上设置有进口截止阀，第二液氮出口通过管道与气化器连接，从气化器到第二液氮出口的管道上依次设置有安全放散口、第四安全阀根部阀、第三压力表根部阀、自动升压器、压力表、出口截止阀，安全放散口处设置有安全阀与放散阀，第四氮气出口与第四氮气入口相连通；对空放散装置包括:温控气化器、阀门，第三液氮入口与第三液氮出口通过管道与温控气化器底部连接，从液氮入口到温控气化器的管道上依次设置有入口压力表、入口压力表截止阀、入口表截止阀，从第三液氮出口到控温气化器的管道上依次设置有出口压力表、出口压力表截止阀、出口截止阀，两管道中部通过旁通管道连接，旁通管道上设置有旁通截止阀，第三液氮入口与第而液氮出口相连通。本技术液氮防灭火系统，其中所述液氮增压装置中的泵池为真空泵池。本技术液氮防灭火系统，其中所述液氮增压装置中的液氮增压泵为潜液泵。本技术液氮防灭火系统，其中所述温控气化器主体采用外铝合金多翼、耐低温、承压翅片管，温控气化器上还安装有超低温专用数显式温度计和充油防震型压力仪表，温控气化器底部带高强度底撬，四周带高强度护架。本技术液氮防灭火系统，其中所述电加热辅热装置上设置有水温控制装置。本技术液氮防灭火系统，其中所述计量装置中的流量计为智能涡街流量计。本技术液氮防灭火系统，其中所述储罐增压装置出口处设有压力调节机构。本技术液氮防灭火系统，其中所述稳压稳流装置中的缓冲罐为卧式缓冲罐。本技术液氮防灭火系统，其中所述液氮增压装置、氮气化装置、电加热辅热装置、稳压稳流装置、计量装置、储罐增压装置、对空放散装置依次连接，并集装成撬装机组形式。本技术液氮防灭火系统与现有技术不同之处在于本技术有效地解决了现阶段国内矿井防灭火系统设备成本高、防灭火工艺实施难、腐蚀井下设备、影响井下工人身体健康、使用区域有局限性的缺点。利用煤化工生产中的附属产品作为原材料氮，成本低，利用即有通风系统的现有设施就可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液氮防灭火系统，包括液氮储罐、缓冲罐，其特征在于：还包括液氮增压装置、氮气化装置、电加热辅热装置、稳压稳流装置、计量装置、储罐增压装置、对空放散装置以及控制系统；液氮增压装置包括：低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵、泵池、压力变送器、温度计、第一过滤器、阀门，泵池内安装有低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵，泵池下部安装有液氮入口管道，从泵池到第一液氮入口处的管道上依次安装有放散截止阀、第一压力表根部阀、第一安全阀根部阀、第一过滤器、入口截止阀，泵池上部设置有泵池通气口管道，管道上安装有回流截止阀，泵池上端设置有泵池排放口管道，管道上安装有排污截止阀，泵池上端还设置有液氮出口管道，从泵池到第一液氮出口处的管道上依次安装有放散截止阀、第二压力表根部阀、第二安全阀根部阀、压力变送器、温度计以及单向阀，液氮出口管道另一端为第一液氮出口；氮气化装置包括：气化器、第二过滤器、阀门，气化器底部连接有入口管道和出口管道，从气化器到第二液氮入口处的管道上依次设置有调节阀、第二过滤器、入口截止阀，从气化器到第一氮气出口处的管道上依次设置有第三安全阀根部阀、排放阀、安全阀放散口、出口截止阀，第一液氮出口与第二液氮入口相连通；电加热辅热装置包括：电加热辅热器主体、加热器、入口过滤器、出口压力变送器、阀门，第一氮气入口通过管道分别与两条电加热辅热器主体顶部连接，第一从氮气入口处到电加热辅热器主体的两个管道上依次设置有入口球阀、入口过滤器、调节阀，第一氮气出口通过管道分别与两个电加热辅热器主体顶部连接，两条管道上都设置有出口球阀，在氮气出口处安装有出口压力变送器，每个电加热辅热器顶部都设置有注水口，底部设置有一个排水口和两个加热器，在第一氮气入口与第二氮气出口处连接旁通管道，管道上设置有第一旁通球阀，第一氮气出口与第一氮气入口相连通；稳压稳流装置包括：缓冲罐、调压器、阀门，第二氮气入口与第三氮气出口通过两条相同的管道连接，从第二氮气入口到第三氮气出口的两条管道上依次设置有入口球阀、调压器、出口球阀，第二氮气入口与第三氮气出口连接有旁通管道，管道上设置有第二旁通球阀，第三氮气出口处设置有管道与缓冲罐底部的一端连接，缓冲罐底部的另一端安装有调压器，并设置有入口球阀与出口球阀，缓冲罐顶部安装有安全放散管道，管道上设置有安全阀与放散阀，第二氮气出口与第二氮气入口相连通；计量装置包括：入口压力表、出口压力表、第三过滤器、智能涡街流量计、阀门，第三氮气入口与第四氮气出口之间通过管道连接，从第三氮气入口到第四氮气出口的管道上依次设置有入口压力表、入口球阀、第三过滤器、流量计、出口球阀、出口压力表，第三氮气入口与第四氮气出口连接有旁通管道，管道上设置有第三旁通球阀，第三氮气出口与第三氮气入口相连通；储罐增压装置包括：气化器、自动升压器、压力表、阀门，第四氮气入口通过管道与气化器连接，管道上设置有进口截止阀，第二液氮出口通过管道与气化器连接，从气化器到第二液氮出口的管道上依次设置有安全放散口、第四安全阀根部阀、第三压力表根部阀、自动升压器、压力表、出口截止阀，安全放散口处设置有安全阀与放散阀，第四氮气出口与第四氮气入口相连通；对空放散装置包括：温控气化器、阀门，第三液氮入口与第三液氮出口通过管道与温控气化器底部连接，从液氮入口到温控气化器的管道上依次设置有入口压力表、入口压力表截止阀、入口表截止阀，从第三液氮出口到控温气化器的管道上依次设置有出口压力表、出口压力表截止阀、出口截止阀，两管道中部通过旁通管道连接，旁通管道上设置有旁通截止阀，第三液氮入口与第而液氮出口相连通。...

【技术特征摘要】
1.一种液氮防灭火系统，包括液氮储罐、缓冲罐，其特征在于:还包括液氮增压装置、氮气化装置、电加热辅热装置、稳压稳流装置、计量装置、储罐增压装置、对空放散装置以及控制系统； 液氮增压装置包括:低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵、泵池、压力变送器、温度计、第一过滤器、阀门，泵池内安装有低温液氮泵、液氮增压泵泵、立式多级低温泵，泵池下部安装有液氮入口管道，从泵池到第一液氮入口处的管道上依次安装有放散截止阀、第一压力表根部阀、第一安全阀根部阀、第一过滤器、入口截止阀，泵池上部设置有泵池通气口管道，管道上安装有回流截止阀，泵池上端设置有泵池排放口管道，管道上安装有排污截止阀，泵池上端还设置有液氮出口管道，从泵池到第一液氮出口处的管道上依次安装有放散截止阀、第二压力表根部阀、第二安全阀根部阀、压力变送器、温度计以及单向阀，液氮出口管道另一端为第一液氮出口； 氮气化装置包括:气化器、第二过滤器、阀门，气化器底部连接有入口管道和出口管道，从气化器到第二液氮入口处的管道上依次设置有调节阀、第二过滤器、入口截止阀，从气化器到第一氮气出口处的管道上依次设置有第三安全阀根部阀、排放阀、安全阀放散口、出口截止阀，第一液氮出口与第二液氮入口相连通； 电加热辅热装置包括:电加热辅热器主体、加热器、入口过滤器、出口压力变送器、阀门，第一氮气入口通过管道分别与两条电加热辅热器主体顶部连接，第一从氮气入口处到电加热辅热器主体的两个管道上依次设置有入口球阀、入口过滤器、调节阀，第一氮气出口通过管道分别与两个电加热辅热器主体顶部连接，两条管道上都设置有出口球阀，在氮气出口处安装有出口压力变送器，每个电加热辅热器顶部都设置有注水口，底部设置有一个排水口和两个加热器，在第一氮气入口与第二氮气出口处连接旁通管道，管道上设置有第一旁通球阀，第一氮气出口与第一氮气入口相连通； 稳压稳流装置包括:缓冲罐、调压器、阀门，第二氮气入口与第三氮气出口通过两条相同的管道连接，从第二氮气入口到第三氮气出口的两条管道上依次设置有入口球阀、调压器、出口球阀，第二氮气入口与第三氮气出口连接有旁通管道，管道上设置有第二旁通球阀，第三氮气出口处设置有管道与缓冲罐底部的一端连接，缓冲罐底部的另一端安装有调压器，并设置有入口球阀与出口球阀，缓冲罐顶部安装有安全放散管道，管道上设置有安全阀与放散阀，第二氮气出口与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：万鹿贵，王海利，尚永江，
申请(专利权)人：欧科能源技术天津有限公司，
类型：实用新型
国别省市：