[发明专利]矿用液态CO2防灭火工艺及装置

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种防灭火技术，尤其是一种利用液态二氧化碳防治煤炭自燃的防灭火工艺及装置。

二、背景技术

矿井火灾是煤矿的主要自然灾害之一。而煤炭自燃又是矿井火灾的主要形式，“十五”期间，全国657处重点煤矿中，有煤层自然发火倾向的矿井占54.9％，自然发火期在3个月以内的矿井占50％以上，每年自燃形成的火灾近400次，煤自燃氧化形成火灾隐患近4000次，仅我国北方煤田累计已烧毁煤炭达42亿t以上。目前，综采放顶煤技术得到大力的推广和应用，使煤矿生产效率大幅提高，但该方法冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重，使得矿井煤炭自然发火频繁发生，已成为制约矿井安全生产与发展的主要因素之一。我国新疆、宁夏、内蒙等区还存在大面积的煤田火灾，每年烧损煤量1000～1360万吨，经济损失超过200亿元。煤炭自燃产生大量的SO₂、H₂S、CO和CO₂气体，严重污染环境；煤田火灾还造成大面积的植被破坏，使土壤沙漠化。为了防止煤炭自燃，目前广泛使用灌浆、喷洒阻化剂、汽雾阻化、注凝胶、注惰气、喷浆堵漏、压注惰性泡沫等防灭火技术，用于防止采空区漏风、

这些技术虽然对防止煤炭的自燃起到了一定作用，但是成本高、使用效果不够理想。中国专利号：101618255A公布了一种矿用二氧化碳防灭火工艺及装置，它主要是借助液态CO₂汽化后产生的压力通过管路将其注入井下火区，利用CO₂进行降温和惰化实现防灭火。由于以气态CO₂注入井下火区，其冷却降温作用不明显，且长距离管道输送，易发生管路泄露等问题，也会增加企业管道维护工作量。因此，该技术不适用于将液态CO₂以近距离直接注入井下火区。

三、发明内容

(一)发明的目的

鉴于已有技术的不足之处，以及煤矿井下注氮工艺防灭火设备价格高、使用效果不够理想，本发明提供一种能将液态CO₂运至井下火区及以液态灌注火区的防灭火工艺及装置。

(二)技术方案

矿用液态CO₂防灭火工艺，需要制作出液态CO₂贮运罐，组成液态CO₂贮运罐列车，将液态CO₂运至井下火区附近，再接较短管路，以近距离将其直接注入火区。

系统组成：包括液态CO₂槽车、液态CO₂贮运罐、汽化器，以及自增压管路、进出液管路等。

在地面，运送液态CO₂的槽车，其槽车接口经进出液总阀将液态CO₂充装入各液态CO₂贮运罐，开启其自增压系统；充装好的各液态CO₂贮运罐运送到井下，按顺序连接挂车，用机车牵引到火区地点；在火区地点，先打开灌注阀及首个液态CO₂贮运罐的单元进出液阀，将液态CO₂灌注到火区进行防灭火，待首个液态CO₂贮运罐放完后关闭其单元进出液阀，然后依次逐个液态CO₂贮运罐向火区灌注，每当一个液态CO₂贮运罐放完后则关闭其单元进出液阀，直至将整个液态CO₂贮运罐车组灌注完毕为止。

液态CO₂贮运罐设有自增压系统，由自增压出液阀、自增压出液管、自增压出液总管、汽化器、自增压进气管、自增压进气总管、自增压进气阀等构成。汽化器采用空浴式汽化器，来自液态CO₂贮运罐的低温液态CO₂在汽化器中与环境空气进行热量交换，使液态CO₂气化为增压气体并回至液态CO₂贮运罐上部气相空间。

液态CO₂贮运罐设有压力表、液位表和安全阀。

(三)技术效果

本发明是一种用于矿用液态CO₂防灭火工艺及装置，解决了液态CO₂贮运罐由地面安全运输至井下、避免灌注管道结冰堵塞及CO₂以液态注入火区的关键技术；是一种高效使用的矿井防灭火技术。与现有技术相比具有如下有益效果：