一种煤堆防自燃液氮喷洒装置的制作方法

1.本实用新型属于煤堆自燃监测与防治技术领域，具体涉及一种煤堆防自燃液氮喷洒装置。


背景技术：

2.煤矿、电厂等储煤场地通常采用露天堆放煤堆，随着时间的积累，煤堆与空气中氧气反应放出热量，从而使煤体温度升高，当达到60
‑
80℃以后温度升高速度剧增，更加接近煤体自燃条件(破碎状态、12％氧含量、聚热氧化、着火点)，容易导致煤自燃发生。
3.现有防治煤堆自燃的温度监测技术主要有：热电偶和热电阻测温、红外探测、指标气体探测以及分布式光纤测温等方法，但是所采用的单一测温技术方法不够精确，如红外监测停留在煤堆表面温度变化、热电阻式测温耗时耗力，都无法精准高效地确定煤堆内部急剧温升位置，缺乏多技术交互式实时监测。
4.现有的煤堆自燃防治装置主要是利用水浴降温或水喷淋等方式，容易引起水污染、环境污染等问题，需要采用一种高效降温、环境友好型降温介质，实现煤堆的有效降温。而液氮常压下，沸点
‑
196℃，主要用作制冷和灭火。
5.因此，需要开发出这种能够实时、高效地监测煤堆的方法，并采用液氮这种高效地、环境友好型降温介质，来解决煤堆自燃的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，有效、实时监测煤堆内外部温度变化情况，并且控制液氮喷洒到煤堆上，及时、高效地实现煤堆降温措施，达到工业使用的需要。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.第一步：可伸缩钻杆由液压机控制向夯架一端收缩，并由定滑轮控制液压机向支架一端靠近停放。在煤堆存放之后，再由定滑轮自动控制液压机装置向煤堆正上方移动，安装在钻杆内部的红外传感器即可开始监测煤堆表面的温度，通过红外信号线传递温度信号并在光学成像系统中形成温度图像，可实时监测煤堆表面温度变化情况；
9.第二步：由定滑轮控制钻杆向温度变化区移动，液压机控制伸缩钻杆插入煤堆，一般设定插入煤堆深度1
‑
2m。然后，由光纤温度传感器监测煤堆内部温度，通过光纤信号线向a/d单片机传递，之后传递到高温报警控制室，实时监测煤堆内部温度变化情况；
10.第三步：由高温报警控制室触发液氮储罐开关，使液氮由自增压储罐驱动，沿着液氮保温管道流向套在钻杆上的液氮腔内，分别由内层喷洒孔、外层喷洒孔向煤堆喷洒液氮，实施煤堆的降温处理措施。
11.所述的一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，其中，上述第一步具体包括：
12.由钻杆固定端的红外传感器监测煤堆表面的温度变化，液压机控制钻杆移动端伸向煤堆，钻杆内部固定有分布式光纤和光纤温度传感器，钻杆外部设计钻杆保护层进行隔
离，并通过螺旋钻头向煤堆内部钻进。
13.所述的一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，其中，上述第二步具体包括：
14.分布式光纤布置在其中，在螺旋钻头端有1
‑
2mm的探针，和光纤温度传感器作用一样，能够实时监测煤堆内部的温度敏感区，反馈给高温报警控制室控制钻杆的钻进与停止。
15.所述的一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，其中，上述第三步具体包括：
16.内、外喷头实施喷洒功能，套管固定在钻杆固定端，套管和液氮保温管道采用相同保温材料连接为一体，保证良好的连接密封性，沿液氮腔向下打内、外钻孔作为喷洒孔。
17.本实用新型提供的一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，测温系统监测煤堆内外温度，测温系统分为两个部分，即红外测温系统和分布式光纤测温系统。红外测温系统由红外传感器、红外信号线和光学成像系统等形成一个系统，通过发射和接受红外线监测煤堆表面的温度分布规律；分布式光纤测温系统需要伸入煤堆内部监测温度，这一系统由可伸缩液压钻杆、分布式光纤等形成一个系统，通过光纤传感器记录煤堆内部温度变化情况。液氮喷洒系统实施煤堆降温功能，由自增压液氮储罐、喷头等形成一个系统，通过单片机处理温度信号并传递给控制室，自动开启液氮储罐启动开关。本实用新型能够联合使用多种测温技术实时监测煤堆内外部温度变化，精确实施降温处理，而且所用降温材料环保、无污染，提高煤堆自燃防治效率。
附图说明
18.图1为本实用新型的整体结构平面示意图；
19.图2为本实用新型的测温系统原理示意图；
20.图3为本实用新型的液氮喷洒系统示意图。
21.【附图标记说明】
[0022]1‑
液氮储罐、2
‑
控制室、3
‑
支架、4
‑
信号处理系统、5
‑
定滑轮、6
‑
液压机、7
‑
夯架、8
‑
喷头、9
‑
液压伸缩杆、10
‑
钻杆、11
‑
温度敏感区、12
‑
煤堆、13
‑
高温报警控制室、14
‑
a/d单片机、15
‑
光学成像系统、16
‑
液氮保温管道、17
‑
红外信号线、18
‑
光纤信号线、19
‑
红外传感器、20
‑
光纤温度传感器、21
‑
钻杆保护层、22
‑
分布式光纤、23
‑
螺旋钻头、24
‑
探针、25
‑ꢀ
套管、26
‑
液氮腔、27
‑
内层喷洒孔、28
‑
外层喷洒孔、29
‑
钻杆固定端、30
‑ꢀ
钻杆移动端。
具体实施方式
[0023]
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
[0024]
本实用新型提供了一种煤堆防自燃液氮喷洒装置，如图1至图3所示，通过利用液压控制系统、红外测温系统、分布式光纤测温系统、液氮喷洒系统等装置对煤堆实施准确测温及防治自燃措施，其方法步骤如下所示。
[0025]
第一步骤：液压伸缩钻杆9由液压机6控制向夯架7一端收缩，并由定滑轮5控制液压机6向支架3一端靠近停放。在煤堆12存放之后，再由定滑轮5自动控制液压机6装置向煤堆12正上方移动，安装在钻杆 10内部的红外传感器19即可开始监测煤堆12表面的温度，通过红外信号线17传递温度信号并在光学成像系统15中形成温度图像，可实时监测煤堆表面温度变化情况；此时局部系统图如图2所示。
[0026]
第二步骤：由定滑轮5控制钻杆10向温度敏感区11移动，液压机6 控制钻杆移动端30插入煤堆12，一般设定插入煤堆深度1
‑
2m。然后，由光纤温度传感器20监测煤堆12内部温度，通过光纤信号线18向a/d 单片机14传递，之后传递到高温报警控制室13，实时监测煤堆内部温度变化情况；此时局部系统图如图1所示。
[0027]
第三步骤：由钻杆固定端29的红外传感器19监测煤堆表面的温度变化，液压机6控制钻杆移动端30伸向煤堆12，钻杆内部固定有分布式光纤22和光纤温度传感器20，钻杆外部设计钻杆保护层21进行隔离，并通过螺旋钻头23向煤堆内部钻进。
[0028]
第四步骤：分布式光纤22布置在钻杆10中，在螺旋钻头23端有 1
‑
2mm的探针24，和光纤温度传感器20作用一样，能够实时监测煤堆 12内部的温度敏感区11，反馈给高温报警控制室13控制钻杆10的钻进与停止。
[0029]
第五步骤：内、外喷头8实施喷洒功能，套管25固定在钻杆固定端29，套管25和液氮保温管道16采用相同保温材料连接为一体，保证良好的连接密封性，沿液氮腔26向下打内、外钻孔作为喷洒孔；此时局部系统图如图3所示。
[0030]
第六步骤：经信号处理系统4由高温报警控制室13触发液氮储罐1 开关，使液氮由控制室2自增压储罐驱动，沿着液氮保温管道16流向套在钻杆上的液氮腔26内，分别由内层喷洒孔27、外层喷洒孔28向煤堆 12喷洒液氮，实施煤堆的降温处理措施。