[发明专利]循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置

说明书

技术领域

本发明属于消防安全技术领域，特别涉及一种主动安全消防防护技术，具体是应用于对煤矿采空区被保护的密闭空间进行主动安全防护的惰性气体发生装置。 

背景技术

二氧化碳、IG541、七氟丙烷之类的惰性气体已经作为灭火介质用于灭火中，而一旦用完，必须及时进行补充，使得维保成本及时间成本加大。 

煤矿开采过程中采空区瓦斯是我国煤矿最严重的灾害。受不稳定地质的影响，采空区煤层深处一旦条件突变，瓦斯就会裹挟着千百吨煤块瞬间涌出，造成严重灾难。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分。其存在易挥发的瓦斯、一氧化碳等可燃气体，可采用二氧化碳气体通过置换方式，作用于密闭的煤矿采空区密闭空间，置换掉采空区密闭空间内的瓦斯、一氧化碳等混合气体，形成惰化气体保护区，能实现对煤矿采空区的相对密闭空间内的瓦斯、一氧化碳可燃气体介质进行主动安全消防防护。但是二氧化碳因贮运关系，需要建造很大的液体储罐，一旦罐内的液态二氧化碳用完时需要及时补充，加大了二氧化碳补给的运输成本及时间成本，而且通过二氧化碳置换出来的瓦斯、一氧化碳等易燃气体还需要经过进一步处理，若直接排掉会对环境造成污染。 

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种能够将煤矿采空区被保护的相对密闭空间内的瓦斯及一氧化碳气体抽出，并送入惰性气体发生炉进行燃烧，然后将生成的惰性气体再充入煤矿采空区被保护的相对密闭空间，从而保证煤矿采空区被保护的相对密闭空间安全的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置。 

本发明的技术方案是这样实现的：循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其特征在于：包括产气单元、检测单元、冷却单元以及控制器，所述产气单元包括惰性气体发生炉以及与惰性气体发生炉内部连通的燃粉自动进料单元，所述检测单元包括瓦斯浓度及O₂气体分析仪，所述冷却单元包括至少一组冷却过滤器，所述瓦斯浓度及O₂气体分析仪的进气端通过风机Ⅰ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，其出气端通过管道与二位三通电控阀Ⅰ的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅰ的一个出口端通过管道与惰性气体发生炉进口连通，其另一个出口端通过风机Ⅲ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，所述惰性气体发生炉的出口通过管道与冷却单元连通，所述冷却单元通过风机Ⅱ与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，所述燃粉自动进料单元、瓦斯浓度及O₂气体分析仪以及二位三通电控阀Ⅰ分别与控制器连接。 

本发明所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述检测单元还包括O₂、CO气体分析仪，所述O₂、CO气体分析仪通过管道与冷却单元连通，所述风机Ⅱ通过管道与二位三通电控阀Ⅱ的进口端连接，所述二位三通电控阀Ⅱ的一个出口端通过管道与煤矿采空区被保护的相对密闭空间连通，其另一个出口端通过管道与惰性气体发生炉连通，所述O₂、CO气体分析仪以及二位三通电控阀Ⅱ分别与控制器连接。 

本发明所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述风机Ⅰ与瓦斯浓度及O₂气体分析仪连通的管道上设置有与控制器连接的气体流量传感器。 

本发明所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其所述惰性气体发生炉包括由下往上依次连接的支撑座、主加热区、副加热区以及惰性气体烟道，在所述支撑座上设置有与二位三通电控阀Ⅰ连接的主进气道连接盘、与二位三通电控阀Ⅱ连接的非惰性气体二次燃烧进气道连接盘以及炉门；所述主加热区包括主加热炉内炉胆隔热毯、主加热炉外炉套以及设置在主加热炉内炉胆隔热毯和主加热炉外炉套之间的主加热炉内炉胆，在所述主加热区内设置有至少一组电阻加热层，在所述主加热区上设置有若干与燃粉自动进料单元连接的燃料进料孔；所述副加热区由至少一段副加热段组成，每段副加热段包括副加热炉内炉胆隔热毯、副加热炉外炉套以及设置在副加热炉内炉胆隔热毯和副加热炉外炉套之间的副加热炉内炉胆，在所述每段副加热段内设置有由耐高温托盘及支撑组件构成的副加热层，在所述副加热层上设置有至少一组铁丝卷，在所述每段副加热段上设置有用于添加铁丝卷的加铁丝卷门；所述惰性气体烟道包括烟囱外套以及烟囱外套隔热毯，在所述惰性气体烟道上设置有与冷却单元连接的烟囱烟道出口。 

本发明所述的循环闭合式煤矿采空区惰性气体发生装置，其在所述支撑座内、主加热区下方设置有热反射料粉收集器。