循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，包括產氣單元、檢測單元、冷卻單元以及控制器，所述產氣單元包括惰性氣體發生爐以及與惰性氣體發生爐內部連通的燃粉自動進料單元，所述檢測單元包括瓦斯濃度及O2氣體分析儀，所述冷卻單元包括至少一組冷卻過濾器。本發明將煤礦采空區保護空間內的瓦斯氣體及一氧化碳氣體抽出，并通過惰性氣體發生爐進行燃燒，然后將生成的惰性氣體再充入煤礦采空區的被保護的相對密閉空間，其在一定程度上減少了裝置中對燃粉源的需求量，起到了利廢作用，而且通過主動防護的方式，確保了煤礦采空區中被保護的相對密閉空間的本質安全。
【專利說明】循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于消防安全【技術領域】，特別涉及一種主動安全消防防護技術，具體是應用于對煤礦采空區被保護的密閉空間進行主動安全防護的惰性氣體發生裝置。
【背景技術】
[0002]二氧化碳、IG541、七氟丙烷之類的惰性氣體已經作為滅火介質用于滅火中，而一旦用完，必須及時進行補充，使得維保成本及時間成本加大。
[0003]煤礦開采過程中采空區瓦斯是我國煤礦最嚴重的災害。受不穩定地質的影響，采空區煤層深處一旦條件突變，瓦斯就會裹挾著千百噸煤塊瞬間涌出，造成嚴重災難。煤礦自燃嚴重威脅著煤礦的安全生產、制約著煤礦的生產，而采空區煤礦自燃在煤礦自燃發生總體中占有重要的部分。其存在易揮發的瓦斯、一氧化碳等可燃氣體，可采用二氧化碳氣體通過置換方式，作用于密閉的煤礦采空區密閉空間，置換掉采空區密閉空間內的瓦斯、一氧化碳等混合氣體，形成惰化氣體保護區，能實現對煤礦采空區的相對密閉空間內的瓦斯、一氧化碳可燃氣體介質進行主動安全消防防護。但是二氧化碳因貯運關系，需要建造很大的液體儲罐，一旦罐內的液態二氧化碳用完時需要及時補充，加大了二氧化碳補給的運輸成本及時間成本，而且通過二氧化碳置換出來的瓦斯、一氧化碳等易燃氣體還需要經過進一步處理，若直接排掉會對環境造成污染。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在 于:針對上述存在的問題，提供了一種能夠將煤礦采空區被保護的相對密閉空間內的瓦斯及一氧化碳氣體抽出，并送入惰性氣體發生爐進行燃燒，然后將生成的惰性氣體再充入煤礦采空區被保護的相對密閉空間，從而保證煤礦采空區被保護的相對密閉空間安全的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:包括產氣單元、檢測單元、冷卻單元以及控制器，所述產氣單元包括惰性氣體發生爐以及與惰性氣體發生爐內部連通的燃粉自動進料單元，所述檢測單元包括瓦斯濃度及O2氣體分析儀，所述冷卻單元包括至少一組冷卻過濾器，所述瓦斯濃度及O2氣體分析儀的進氣端通過風機I與煤礦采空區被保護的相對密閉空間連通，其出氣端通過管道與二位三通電控閥I的進口端連接，所述二位三通電控閥I的一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐進口連通，其另一個出口端通過風機III與煤礦采空區被保護的相對密閉空間連通，所述惰性氣體發生爐的出口通過管道與冷卻單元連通，所述冷卻單元通過風機II與煤礦采空區被保護的相對密閉空間連通，所述燃粉自動進料單元、瓦斯濃度及O2氣體分析儀以及二位三通電控閥I分別與控制器連接。
[0006]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其所述檢測單元還包括
02、CO氣體分析儀，所述02、CO氣體分析儀通過管道與冷卻單元連通，所述風機II通過管道與二位三通電控閥II的進口端連接，所述二位三通電控閥II的一個出口端通過管道與煤礦采空區被保護的相對密閉空間連通，其另一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐連通，所述02、CO氣體分析儀以及二位三通電控閥II分別與控制器連接。
[0007]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其在所述風機I與瓦斯濃度及O2氣體分析儀連通的管道上設置有與控制器連接的氣體流量傳感器。
[0008]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其所述惰性氣體發生爐包括由下往上依次連接的支撐座、主加熱區、副加熱區以及惰性氣體煙道，在所述支撐座上設置有與二位三通電控閥I連接的主進氣道連接盤、與二位三通電控閥II連接的非惰性氣體二次燃燒進氣道連接盤以及爐門；所述主加熱區包括主加熱爐內爐膽隔熱毯、主加熱爐外爐套以及設置在主加熱爐內爐膽隔熱毯和主加熱爐外爐套之間的主加熱爐內爐膽，在所述主加熱區內設置有至少一組電阻加熱層，在所述主加熱區上設置有若干與燃粉自動進料單元連接的燃料進料孔；所述副加熱區由至少一段副加熱段組成，每段副加熱段包括副加熱爐內爐膽隔熱毯、副加熱爐外爐套以及設置在副加熱爐內爐膽隔熱毯和副加熱爐外爐套之間的副加熱爐內爐膽，在所述每段副加熱段內設置有由耐高溫托盤及支撐組件構成的副加熱層，在所述副加熱層上設置有至少一組鐵絲卷，在所述每段副加熱段上設置有用于添加鐵絲卷的加鐵絲卷門；所述惰性氣體煙道包括煙?外套以及煙?外套隔熱毯，在所述惰性氣體煙道上設置有與冷卻單元連接的煙?煙道出口。
[0009]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其在所述支撐座內、主加熱區下方設置有熱反射料粉收集器。
[0010]本發明所述的循環 閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其在所述主加熱爐外爐套、副加熱爐外爐套以及煙囪外套外表涂布有無機耐高溫涂料層。
[0011]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其在所述每段副加熱段上設置有爐溫檢測件，所述爐溫檢測件與控制器連接。
[0012]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其所述冷卻單元包括第一級冷卻過濾器和第二級冷卻過濾器，所述惰性氣體發生爐的出口通過管道與第一級冷卻過濾器連通，所述第一級冷卻過濾器通過管道與第二級冷卻過濾器連通，所述第二級冷卻過濾器通過風機II與煤礦采空區被保護的相對密閉空間連通。
[0013]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其所述第二級冷卻過濾器設置有溫度傳感器，所述溫度傳感器與控制器連接，在所述惰性氣體發生爐的出口與第一級冷卻過濾器連通的管道上設置有止回閥。
[0014]本發明所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其在連通所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間進、出端的管道上分別設置有進、出口端安全閥以及進、出口端球閥，所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間的進、出端分別通過進、出口端球閥與對應的進、出口端的安全閥連通，所述二位三通電控閥II通過單向閥與進口端安全閥連通，所述第一級冷卻過濾器通過管道與冷卻器安全閥連通。
[0015]本發明利用燃粉以及煤礦采空區被保護的相對密閉空間中的瓦斯及一氧化碳氣體，通過控制器對爐溫自動調節及控制，確保燃燒介質與抽入爐膛中空氣中的氧發生氧化反應、生成二氧化碳氣體及其他惰性氣體，使系統管道內的瓦斯、一氧化碳氣體不斷被消耗掉、直至惰性氣體不斷地被充斥到采空區密閉空間，達到破壞煤礦采空區密閉空間內瓦斯、一氧化碳發生爆炸、燃燒的條件，從而起到對采空區密閉空間的惰化保護。由于嚴格控制反應溫度，保證在反應過程中，不產生CO，并且不發生CO2的還原反應。燃燒反應后的混合氣體或空氣，其含氧率低于助燃的濃度條件，經過本發明產生的氣體為:氮氣、CO2, O2及其他惰性氣體，從而保證被保護的相對密閉空間的安全。
[0016]本發明通過對采空區瓦斯、一氧化碳的收集、燃燒利用，一定程度上減少了裝置中對燃粉源的需求量，起到了利廢作用，通過主動防護方式，確保了煤礦采空區中被保護的相對密閉空間的本質安全，此外，本發明與煤礦采空區被保護的相對密閉空間在結構上形成了內封閉循環，實現了對環境的“零”污染，利于節能減排，是一種節能環保產品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的系統原理圖。
[0018]圖2是本發明的結構示意圖 圖3是圖2的俯視圖。
[0019]圖4是圖2的主視圖。
[0020]圖5是本發明中惰性氣體發生爐的結構示意圖。
[0021]圖6是惰性氣體發生爐的內部結構示意圖。
[0022]圖中標記:1為煤礦采空區被保護的相對密閉空間，2為出口端球閥，3為出口端安全閥，4為風機I，5為氣體流量傳感器，6為瓦斯濃度及O2氣體分析儀，7為02、C0氣體分析儀，8為二位三通電控閥I，9為燃粉自動進料單元，10為控制器，11為惰性氣體發生爐，12為爐溫檢測件，13為第一級冷卻過濾器，14為第二級冷卻過濾器，15為溫度傳感器，16為風機Π，17為二位三通電控閥ΙΙ，18為風機III，19為冷卻器安全閥，20為單向閥，21為進口端安全閥，22 為進口端球閥，23為止回閥，24為第一級冷卻過濾器的液位傳感器，25為第二級冷卻過濾器的液位傳感器，26、27為與煤礦采空區被保護的相對密閉空間對應的管道連接的進、出口連接盤，28為支撐座，29為主加熱區，30為副加熱區，31為惰性氣體煙道，32為主進氣道連接盤，33為非惰性氣體二次燃燒進氣道連接盤，34為爐門，35為主加熱爐內爐膽隔熱毯，36為主加熱爐外爐套，37為主加熱爐內爐膽，38為電阻加熱層，39為燃料進料孔，40為副加熱爐內爐膽隔熱毯，41為副加熱爐外爐套，42為副加熱爐內爐膽，43為副加熱層，44為加鐵絲卷門，45為煙囪外套，46為煙囪外套隔熱毯，47為煙囪煙道出口，48為熱反射料粉收集器。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0025]如圖1-4所示，循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，包括產氣單元、檢測單元、冷卻單元以及控制器10，本裝置通過進、出口連接盤26、27與預先布置在煤礦采空區的管道相連接。
[0026]所述產氣單元包括惰性氣體發生爐11以及與惰性氣體發生爐11內部連通的燃粉自動進料單元9，所述燃粉自動進料單元包括沿惰性氣體發生爐圓周方向均布的一組進料機構、上料電機及吹料電機等，進料量由進料電機根據電氣控制系統對溫度傳感器、瓦斯濃度、氧氣及一氧化碳氣體分析儀的檢測反饋的信號，進行自動變速，實現了自適應供量，吹料電機通過電磁閥打開或關閉吹料管中的吹風電機，燃粉主要為碳粉和鐵粉的混合物。
[0027]所述檢測單元包括瓦斯濃度及O2氣體分析儀6以及02、CO氣體分析儀7，其中瓦斯濃度及O2氣體分析儀用于對煤礦采空區被保護的相對密閉空間至惰性氣體發生爐這一段的管道內氣體的瓦斯濃度及氧濃度的檢測及分析，02、CO氣體分析儀用于對經惰性氣體發生爐生成的惰性氣體的一氧化碳濃度及氧濃度的檢測及分析。
[0028]所述冷卻單元包括第一級冷卻過濾器13和第二級冷卻過濾器14，用于對經惰性氣體發生爐生成的惰性氣體的降溫處理及過濾處理以及分別通過對應冷卻過濾器中的液位傳感器24、25檢測及反饋對應冷卻過濾器內液位情況。通過惰性氣體發生爐生成的惰性氣體熱氣體經過冷卻單元中的水冷卻過濾方式，由于水的比熱容較大，常溫(20攝氏度)下為4.183kJ/(Kg.°C )，所以只需要較小的體積就可以有良好的降溫效果，且使得占地面積小。本裝置中采用的冷卻單元是埋入式的，大大減少了地面空間的占用。
[0029]其中，所述惰性氣體發生爐11的出口通過管道與第一級冷卻過濾器13連通，所述第一級冷卻過濾器13通過內部穿墻管道與第二級冷卻過濾器14連通，所述第二級冷卻過濾器14通過風機II 16與煤礦采空區被保護的相對密閉空間I連通，所述瓦斯濃度及O2氣體分析儀6的進氣端通過風機I 4與煤礦采空區被保護的相對密閉空間I連通，其出氣端通過管道與二位三通電控閥I 8的進口端連接，所述二位三通電控閥I 8的一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐11進口連通，其另一個出口端通過第三風機18與煤礦采空區被保護的相對密閉空間I連通，所述燃粉自動進料單元9、瓦斯濃度及O2氣體分析儀6以及二位三通電控閥I 8分別與控制器10連接。所述充入煤礦采空區的惰性氣體處于循環工作狀態時，煤礦采空區被保護的相對密閉空間、風機1、瓦斯濃度及O2氣體分析儀、二位三通電控閥I以及風機III之間形成循環閉合回路。
[0030]所述02、C0氣體分析儀7通過管道與第二級冷卻過濾器14連通，所述風機II 16通過管道與二位三通電控閥II 17的進口端連接，所述二位三通電控閥II 17的一個出口端通過管道與煤礦采空區被保護的相對密閉空間I連通，其另一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐11連通，所述02、C0氣體分析儀7以及二位三通電控閥II 17分別與控制器10連接，所述控制器根據02、CO氣體分析儀檢測的結果，控制二位三通電控閥II通過管道與煤礦采空區被保護的相對密閉空間或惰性氣體發生爐連通。在惰性氣體發生爐前級及后級分別采用氣體濃度檢測分析，通過對經惰性氣體發生爐前后兩種狀況氣體中氧含量的在線檢測，對后級的一氧化碳氣體濃度的在線檢測，實現了裝置自動循環時進行小循環還是采用大循環工作模式的切換。
[0031]其中，在所述 風機I 4與瓦斯濃度及O2氣體分析儀6連通的管道上設置有與控制器10連接的氣體流量傳感器5，用于對進風量的氣體流量檢測，以便通過進口端球閥實現對煤礦采空區混合氣體經管道進入本發明的固定流量的控制，以確保瓦斯及一氧化碳氣體的流速被控制在安全范圍內。本裝置中進風處的風機I將煤礦采空區被保護的相對密閉空間里瓦斯及一氧化碳可燃氣體通過管道打入惰性氣體發生爐前的管道里時，因煤礦采空區被保護的相對密閉空間的瓦斯為易燃、揮發性氣體，其在管道中流動時受靜電的影響，因此需要對其流速進行控制，采用氣體流量傳感器對其進行檢測，實現了對流速的控制，確保了整個裝置及被保護的相對密閉空間的安全。
[0032]所述第二級冷卻過濾器14設置有溫度傳感器15，所述溫度傳感器15與控制器10連接，在所述惰性氣體發生爐11的出口與第一級冷卻過濾器13連通的管道上設置有止回閥23。所述溫度傳感器用于對經第二級冷卻過濾器冷卻后的氣體溫度檢測與反饋。在連通所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間I進、出端的管道上分別設置有進、出口端安全閥21、3以及進、出口端球閥22、2，所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間I的進、出端分別通過進、出口端球閥22、2與對應的進、出口端的安全閥21、3連通，所述二位三通電控閥II 17通過單向閥20與進口端安全閥21連通，所述第一級冷卻過濾器13通過管道與冷卻器安全閥19連通。三個安全閥分別用于保護裝置進、出口端處及第一級冷卻過濾器的密閉空間內的氣體壓力的泄壓保護。
[0033]如圖5和6所示，所述惰性氣體發生爐11包括由下往上依次連接的支撐座28、主加熱區29、副加熱區30以及惰性氣體煙道31，其相互之間通過螺釘進行緊固連接，并用耐火泥對縫隙進行充填，以防漏氣。
[0034]在所述支撐座28上設置有與二位三通電控閥I 8連接的主進氣道連接盤32、與二位三通電控閥II 17連接的非惰性氣體二次燃燒進氣道連接盤33以及爐門34 ;所述主加熱區29包括主加熱爐內爐膽隔熱毯35、主加熱爐外爐套36以及設置在主加熱爐內爐膽隔熱毯35和主加熱爐外爐套36之間的主加熱爐內爐膽37，在所述主加熱區29內設置有至少一組電阻加熱層38，所述電阻加熱層由電阻絲盤和電阻絲盤支架構成，在所述主加熱區29上設置有若干與燃粉自動進料單元9連接的燃料進料孔39 ;所述副加熱區30由三段副加熱段組成，每段副加熱段包括副加熱爐內爐膽隔熱毯40、副加熱爐外爐套41以及設置在副加熱爐內爐膽隔熱毯40和副加熱爐外爐套41之間的副加熱爐內爐膽42，在所述每段副加熱段內設置有由耐高溫托盤及支撐組件構成的副加熱層43，在所述副加熱層43上設置有至少一組鐵絲卷，在所述每段副加熱段上設置有用于添加鐵絲卷的加鐵絲卷門44 ;所述惰性氣體煙道31包括煙?外套45以及煙?外套隔熱毯46，在所述惰性氣體煙道31上設置有與冷卻單元連接的煙囪煙道出口 47。所述主加熱爐內爐膽隔熱毯、副加熱爐內爐膽隔熱毯以及煙囪外套隔熱毯用于將內部 的熱氣溫度與相鄰的內爐膽或煙囪內道進行隔熱。
[0035]其中，在所述支撐座28內、主加熱區29下方設置有熱反射料粉收集器48，所述熱反射料粉收集能夠對微量殘余燃粉的收集以及將主加熱區幅射的熱量，通過反射板將熱量聚焦的同時再反射到主加熱區，減少了輻射熱量，并在一定程度上起到了對爐膛溫度的保溫作用，減少了熱量損耗。在所述主加熱爐外爐套36、副加熱爐外爐套41以及煙囪外套45外表涂布有常用于冶金窯爐、陶瓷、玻璃、金屬等的無機耐高溫涂料層，使外表面溫度能快速降低，同時減少了對發生爐裝置周邊的熱輻射。在所述每段副加熱段上設置有爐溫檢測件12，所述爐溫檢測件12與控制器10，所述爐溫檢測用于惰性氣體發生爐的爐溫的檢測及反饋。
[0036]根據系統控制器反饋的信號，所述惰性氣體發生爐內的電阻加熱層進行空載預加熱，經爐溫檢測件檢測達到燃粉能完全氧化反應的設定溫度后，向系統控制器反饋信號，燃粉自動進料單元工作，主加熱區全面進行工作，煤礦采空區內的瓦斯、一氧化碳等經管道、閥、主進氣道連接盤抽到惰性氣體發生爐的爐膛內，分別經主加熱區、副加熱區高溫爐膛通道，進行完全燃燒，產生二氧化碳惰性氣體，經系統中的氣體分析儀進行檢測、分析，確認后，將惰性氣體通過系統另一端的回氣管道打回到煤礦采空區，形成了對煤礦采空區密封空間內剩余瓦斯、一氧化碳等氣體的置換。經抽氣、燃燒生成惰性氣體、打回、置換，直至所檢測出的瓦斯、一氧化碳濃度，使其在整個系統中的濃度達不到燃燒、爆炸的條件，從而實現了對煤礦采空區密封空間的惰化保護。
[0037]本裝置與被保護的相對密閉空間形成了一個密閉的內環形通道，實現了對煤礦采空區的保護空間中的瓦斯易燃氣體及一氧化碳可燃氣體及氧含量的降低控制，使得煤礦采空區的被保護空間里的瓦斯易燃氣體及一氧化碳可燃氣體因被抽入惰性氣體發生爐內進行燃燒而減少，煤礦采空區的整個被保護對象的密閉空間被裝置生成的惰性氣體不斷充斥，甚至占滿，使得煤礦采空區的整個保護空間不再具備燃燒的條件，從而避免了煤礦采空區的被保護空間內易燃物體燃燒或因雷擊、靜電等造成的火災。其中，采用燃粉自動進料單元，通過進料電機自動調速，自動控制燃粉的進料量與惰性氣體發生爐前置端所測出的瓦斯及氧氣含量的不斷變化，從而實現燃粉的自適應調節，以滿足燃粉、殘存的瓦斯、一氧化碳氣體與空氣中的氧氣、混合氣體中的氧氣在一定溫度下進行的完全燃燒化學反應。本發明裝置將經惰性氣體發生爐生成的二氧化碳氣體作為惰性氣體經裝置冷卻過濾處理后打入到煤礦采空區的被保護空間起到惰化保護作用，此外，通過本發明裝置還能將生成的惰性氣體直接用于滅火或貯存起來。而且，采用對惰性氣體發生爐的爐溫檢測及反饋，實現了燃粉與氧氣的完全燃燒在其規定的溫度區間，避免了因溫度過低產生的不完全燃燒、或溫度過高產生的還原反應，而這兩種情形均會產生一氧化碳可燃氣體。
[0038]本發明的工作原理:
風機I將煤礦采空區被保護的相對密閉空間的瓦斯、一氧化碳等混合氣體抽出，經氣體流量傳感器和瓦斯濃度及O2氣體分析儀進入惰性氣體發生爐。氣體流量傳感器和瓦斯濃度及O2氣體分析儀將 所測數據輸入控制器；經過惰性氣體發生爐的氣體和燃粉自動進料單元輸入的干料混合反應后，經高溫止回閥進入第一級冷卻過濾器后，再進入第二級冷卻過濾器，經過第一級冷卻過濾器的惰性氣體經空壓機，打入儲氣罐，供燃粉自動進料單元進料時使用，同時o2、co氣體分析儀檢測反應后的氧氣含量和一氧化碳含量并輸入控制器，控制器根據02、CO氣體分析儀檢測的結果，控制相應二位三通電控閥進行相應的切換。
[0039]當02、C0氣體分析儀檢測出的數據高于設定值時，二位三通電控閥II將自動換向，二位三通電控閥II將反應后的惰性氣體重新打回惰性氣體發生爐，進行二次反應；當o2、co氣體分析儀檢測出的數據低于設定值時，二位三通電動閥II換向，將冷卻過濾后的惰性氣體經風機II打回被保護的相對密閉空間。
[0040]此外，日常監測被保護的相對密閉空間的含氧率工況時，此時作為循環工作狀態，只需開動瓦斯濃度及O2氣體分析儀和02、C0氣體分析儀、風機1、111、二位三通電控閥I處于常通位置、風機II自動關閉即可，在該工況中，惰性氣體發生爐前置通道被關閉，此前，兩個氣體分析儀檢測出的氧氣含量應該相等且低于設定的上限值，整個裝置在循環工作狀態下只是一個氣體通道。
[0041]在第二級冷卻過濾器上面設有溫度傳感器，測量惰性氣體溫度，當溫度超過規定值時，控制器會停機；在惰性氣體發生爐內裝有爐溫檢測件，控制反應爐溫，保證反應爐的正常工作；在被保護的相對密閉空間管路的前后級冷卻器上面裝有安全閥，保證整個系統在出現工作異常時，可安全運行。控制器界面有工作狀況顯示界面和工作狀況自動報警及信息傳輸系統，隨時將系統工作狀況報知工作人員。
[0042]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等`同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:包括產氣單元、檢測單元、冷卻單元以及控制器(10)，所述產氣單元包括惰性氣體發生爐(11)以及與惰性氣體發生爐(11)內部連通的燃粉自動進料單元(9)，所述檢測單元包括瓦斯濃度及O2氣體分析儀(6)，所述冷卻單元包括至少一組冷卻過濾器，所述瓦斯濃度及O2氣體分析儀(6)的進氣端通過風機I (4)與煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)連通，其出氣端通過管道與二位三通電控閥I (8)的進口端連接，所述二位三通電控閥I (8)的一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐(11)進口連通，其另一個出口端通過風機111(18)與煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)連通，所述惰性氣體發生爐(11)的出口通過管道與冷卻單元連通，所述冷卻單元通過風機II (16)與煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)連通，所述燃粉自動進料單元(9)、瓦斯濃度及O2氣體分析儀(6)以及二位三通電控閥I (8)分別與控制器(10)連接。
2.根據權利要求1所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:所述檢測單元還包括02、C0氣體分析儀(7),所述02、C0氣體分析儀(7)通過管道與冷卻單元連通，所述風機II (16)通過管道與二位三通電控閥II (17)的進口端連接，所述二位三通電控閥II (17)的一個出口端通過管道與煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)連通，其另一個出口端通過管道與惰性氣體發生爐(11)連通，所述02、CO氣體分析儀(7)以及二位三通電控閥II (17)分別與控制器(10)連接。
3.根據權利要求2所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:在所述風機I (4)與瓦斯濃度及O2氣體分析儀(6)連通的管道上設置有與控制器(10)連接的氣體流量傳感器(5)。
4.根據權利要求2所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:所述惰性氣體發生爐(11)包括由下往上依次連接的支撐座(28)、主加熱區(29)、副加熱區(30)以及惰性氣體煙道(31)，在所述支`撐座(28)上設置有與二位三通電控閥I (8)連接的主進氣道連接盤(32)、與二位三通電控閥II (17)連接的非惰性氣體二次燃燒進氣道連接盤(33)以及爐門(34);所述主加熱區(29)包括主加熱爐內爐膽隔熱毯(35)、主加熱爐外爐套(36)以及設置在主加熱爐內爐膽隔熱毯(35)和主加熱爐外爐套(36)之間的主加熱爐內爐膽(37)，在所述主加熱區(29)內設置有至少一組電阻加熱層(38)，在所述主加熱區(29 )上設置有若干與燃粉自動進料單元(9 )連接的燃料進料孔(39 );所述副加熱區(30 )由至少一段副加熱段組成，每段副加熱段包括副加熱爐內爐膽隔熱毯(40)、副加熱爐外爐套(41)以及設置在副加熱爐內爐膽隔熱毯(40)和副加熱爐外爐套(41)之間的副加熱爐內爐膽(42)，在所述每段副加熱段內設置有由耐高溫托盤及支撐組件構成的副加熱層(43)，在所述副加熱層(43)上設置有至少一組鐵絲卷，在所述每段副加熱段上設置有用于添加鐵絲卷的加鐵絲卷門(44);所述惰性氣體煙道(31)包括煙?外套(45)以及煙?外套隔熱毯(46),在所述惰性氣體煙道(31)上設置有與冷卻單元連接的煙囪煙道出口(47)。
5.根據權利要求4所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:在所述支撐座(28 )內、主加熱區(29 )下方設置有熱反射料粉收集器(48 )。
6.根據權利要求5所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:在所述主加熱爐外爐套(36)、副加熱爐外爐套(41)以及煙囪外套(45)外表涂布有無機耐高溫涂料層。
7.根據權利要求6所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:在所述每段副加熱段上設置有爐溫檢測件(12)，所述爐溫檢測件(12)與控制器(10)連接。
8.根據權利要求1至7中任意一項所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:所述冷卻單元包括第一級冷卻過濾器(13)和第二級冷卻過濾器(14)，所述惰性氣體發生爐(11)的出口通過管道與第一級冷卻過濾器(13)連通，所述第一級冷卻過濾器(13)通過管道與第二級冷卻過濾器(14)連通，所述第二級冷卻過濾器(14)通過風機II(16)與煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)連通。
9.根據權利要求8所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:所述第二級冷卻過濾器(14)設置有溫度傳感器(15)，所述溫度傳感器(15)與控制器(10)連接，在所述惰性氣體發生爐(11)的出口與第一級冷卻過濾器(13)連通的管道上設置有止回閥(23)。
10.根據權利要求9所述的循環閉合式煤礦采空區惰性氣體發生裝置，其特征在于:在連通所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)進、出端的管道上分別設置有進、出口端安全閥(21、3)以及進、出口端球閥(22、2)，所述煤礦采空區被保護的相對密閉空間(I)的進、出端分別通過進、出口端球閥(22、2 )與對應的進、出口端的安全閥(21、3 )連通，所述二位三通電控閥II (17)通過單向閥(20)與進口端安全閥(21)連通，所述第一級冷卻過濾器(13)通過管道與冷卻器安全閥(1·9)連通。
【文檔編號】E21F7/00GK103848423SQ201410082359
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】汪映標, 張宗勤, 孟石如, 張寧甲, 楊曦 申請人:四川威特龍消防設備有限公司