[发明专利]基于液相导压且能快速泄露警示液态CO2管输系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于液相导压且能快速泄露警示液态CO₂管输系统和方法，属于温室气体CO₂地下空间封存与煤矿安全技术领域。其主要包括液态CO₂输送单元、液相导压输送单元、液相导压配制单元、警示剂输送单元及报警器总控台；液相导压配制单元用于向液相导压输送单元中提供导压液体；液态CO₂输送单元用于向液态CO₂输送管中输送CO₂；液相导压输送单元用于在液态CO₂输送单元输送CO₂之前向液态CO₂输送管中输入导压液体，且用于在液态CO₂输送单元输送CO₂之后再次向液态CO₂输送管中输入导压液体。

技术领域

本发明涉及温室气体CO₂地下空间封存与煤矿安全技术领域，具体涉及一种能快速泄露警示液态CO₂管输系统和方法。

背景技术

以CO₂为主体的温室气体排放量的持续增加给人类的生存环境带来严重危害，是需要世界各国急需共同解决的课题。为减少全球大气中CO₂的含量，CO₂的捕获和处理受到了越来越多的关注，CO₂捕集与封存(CCS)技术有望成为大规模减少CO₂排放的最具成本效益的技术。煤炭开采后形成的采空区为CO₂的地下封存提供了巨大空间。研究从煤矿地面向井下采空区安全、稳定输送CO₂的系统与方法是实现采空区高效封存CO₂的前提。

煤自燃是煤矿中的主要自然灾害之一。煤自燃主要是因为煤与空气中的氧气产生一系列复杂的的物理化学过程，并且该过程的产热速率大于向煤炭周围环境的散热速率，产生热量的缓慢聚集，从而使煤炭达到燃点而燃烧。向火区灌注液态CO₂会迅速降低火区中的氧气浓度，抑制煤与氧气的物理化学过程，从而实现对煤自燃灾害的防治。同时，在煤矿采空区火区的煤堆发生自燃后，由于煤碳及周围的岩石本身的导热系数小，以及煤岩堆空隙中含有可以对煤岩体保温的气体，即使在几乎无氧的惰性气体环境中，高温煤堆的降温速率也会非常的缓慢，一旦重新供氧，会迅速发生复燃。

为了防止煤自燃等安全隐患的发生，相关研究者们取得了一定的研究成果，现有技术中有关研究报道主要有：

CN108979705A公开了一种煤矿井下耦合惰气防灭火技术，该技术采用的方法步骤为：计算耦合惰气注入流量；采空区埋管，将液态二氧化碳槽车的低温不锈钢软管连接二氧化碳汽化器，将氮气输送到惰气耦合器，将气态的二氧化碳和氮气在惰气耦合器中耦合后连续输往工作面采空区防灭火；采空区气体检测，因为耦合后的惰性气体的比重提高到比空气比重大时，在采空区的流动缓慢，不易被采空区漏风带走，在二氧化碳传感器控制下注入合适的量不危害工人的身体健康，当采空区的氧浓度被降到7％以下时，就不会自然发火。向采空区压注液态CO₂后，CO₂相变吸收大量的热，会促进高温煤堆的快速降温。因此，防治煤自燃灾害，向采空区压注液态CO₂是很好的方法。

减少温室气体排放与矿井煤自燃灾害治理均需要从地面向煤矿井下持续输送液态CO₂。然而，液态CO₂的长距离输送会存在以下问题：初始输送液态CO₂时，液态CO₂进入常温常压的管道中会迅速汽化形成干冰，易堵塞管道；液态CO₂输送管道容易发生腐蚀泄露，一旦发生泄露，井下巷道中CO2浓度迅速提高，降低空气中氧浓度，容易发生窒息等事故。

发明内容