一种主动型惰性粉体泡沫陶瓷协同抑制瓦斯爆炸装置

1.本发明属于天然气输送技术领域，具体涉及一种主动型惰性粉体泡沫陶瓷协同抑制瓦斯爆炸装置。


背景技术：

2.我国的煤炭资源及其丰富，煤炭现阶段依旧是我国一次能源中占比比较高，煤炭产业关系到我国能源产业命脉的基础产业，然而我国的煤炭安全生产形势十分严峻，在煤炭进行开采中矿井瓦斯爆炸事故是煤矿灾害事故中最常发生的事故之一。瓦斯爆炸会导致灾难性的后果，包括大量人员伤亡、巨大的经济损失和对社会的负面影响。近年来，虽然我国煤矿安全水平大幅提高，但重大、特大瓦斯爆炸事故仍时有发生。所以瓦斯的抑爆减灾技术成为瓦斯灾害防治的重中之中，瓦斯爆炸抑爆减灾装置是瓦斯爆炸防治中最后一道重要的屏障，一旦发生事故，提前布置的抑爆减灾系统能够减小瓦斯爆炸事故范围的扩大，降低瓦斯爆炸灾害的破坏性，较大程度减小瓦斯爆炸事故损失。
3.目前来说所常使用的瓦斯抑爆方法是主动性向瓦斯输送管道或者巷道中喷洒惰性粉体，通过粉体释放惰性气体、利用其物理和化学作用在后方形成抑制区域，对经过的火焰进行降温以及阻隔其传播，但瓦斯爆炸火焰前端的前驱压力波增大了火焰抑制区导致抑制区抑制剂的密度减小，抑制剂也无法有效的和火焰接触在一起，抑制效果不佳。
4.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种主动型惰性粉体泡沫陶瓷协同抑制瓦斯爆炸装置。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种主动型惰性粉体泡沫陶瓷协同抑制瓦斯爆炸装置，包括：
8.储气罐，在所述储气罐内盛放压缩气体；
9.储粉罐，所述储粉罐的内部盛有惰性粉体，所述储粉罐的一端通过电磁阀对应连通所述储气罐，所述储粉罐的另一端对应连通防爆外壳；
10.泡沫陶瓷，所述泡沫陶瓷滑动装配在所述防爆外壳内，在所述防爆外壳远离所述储粉罐的一端设有对应所述泡沫陶瓷的阻燃易碎板；
11.所述防爆外壳对应安装在抑爆管路外部，打开所述电磁阀，以通过压缩气体将所述惰性粉体和所述泡沫陶瓷压入所述抑爆管路内。
12.优选地，在所述抑爆管路内壁设有对应所述泡沫陶瓷的限位凹槽，所述限位凹槽正对所述防爆外壳，在所述限位凹槽内设有柔性缓冲板垫。
13.优选地，在所述抑爆管路内设有探测单元，所述探测单元对应连接在控制单元，所述电磁阀对应连接所述控制单元，以在所述探测单元监测到火焰波和前驱压力波超压时，所述控制单元控制所述电磁阀打开。
14.优选地，所述探测单元有两个，两个所述探测单元分别位于在所述抑爆管路对应所述防爆外壳的两侧；
15.所述探测单元、所述控制单元和所述电磁阀对应连接在在电源上。
16.优选地，所述储气罐和所述电磁阀之间、所述电磁阀与所述储粉罐均通过连接法兰进行连接；
17.所述储粉罐对应所述防爆外壳的一端通过牛皮纸进行密封。
18.优选地，所述抑爆管路上设有对应所述防爆外壳的穿孔，所述防爆外壳与所述穿孔之间密封连接；
19.在所述防爆外壳外壁分布有多个钢管固定架，所述钢管固定架通过螺栓固定在所述抑爆管路的外壁。
20.优选地，所述储气罐上设有充气阀，在所述储气罐和所述储粉罐之间设有对应所述电磁阀的防水金属外壳。
21.优选地，所述储气罐上设有压力表。
22.优选地，所述防爆外壳对应所述储粉罐的一端滑动装配有对应所述泡沫陶瓷的过滤板；
23.所述过滤板的孔径大于惰性粉体的粒径。
24.有益效果：本发明适用面广泛可以适用于输送管道和煤炭开采巷道中，该装置的可靠性能高，通过储气罐进行供气，在发生瓦斯爆炸是驱动惰性粉体及泡沫陶瓷进入抑爆管路，泡沫陶瓷材料有较好的韧性性，发生抑爆后对其损坏较小，可以重复使用，提高该装置的使用效益性。此装置安装拆卸比较简单，提高了该装置的普遍适应性，便于推广使用。
25.消除了现有技术化学产气造成的产气压力不足、气体喷出不均匀，制动效果不灵的现象。利用储气罐内的压缩气体快速高效推动储粉罐中的惰性粉体，提高了该抑爆单元的抑爆速度，缩短了其喷粉的滞后效应；惰性粉体与泡沫陶瓷材料相结合，能够起到协同增效的目的，泡沫陶瓷材料可以降低火焰前驱压力，使火焰锋面在其内部不容易连续，被细分成若干小股，热量无法补充，容易失去热平衡，导致部分小火焰团熄灭，其次泡沫陶瓷对管道内瓦斯爆炸最大超压衰减效果明显，更有利于惰性粉体充分与火焰锋面发生接触发挥其抑爆性能，有效降低了瓦斯爆炸带来的破坏。
附图说明
26.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
27.图1为本发明所提供具体实施例中抑制瓦斯爆炸装置的安装示意图
28.图2为本发明所提供具体实施例中抑制瓦斯爆炸装置的剖面图；
29.图3为本发明所提供具体实施例中抑制瓦斯爆炸装置工作后抑爆示意图。
30.图中1-抑爆管路；2-火焰波；3-前驱压力波；4-火焰波和前驱压力波传播方向；5-探测单元；6-控制单元；7-电源；8-抑爆单元；9-压力表；10-储气罐；11-连接法兰；12-电磁阀；13-防水金属外壳；14-储粉罐；15-惰性粉体；16-牛皮纸；17-法兰盘；18-密封垫；19-螺栓；20-过滤板；21-泡沫陶瓷；22-防爆外壳；23-阻燃易碎板；24-限位凹糟；25-充气阀；26-柔性缓冲板垫；27-钢管固定架。
具体实施方式
31.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.如图1-3所示，一种主动型惰性粉体泡沫陶瓷协同抑制瓦斯爆炸装置，抑制瓦斯爆炸装置至少包括抑爆单元8，用于对瓦斯爆炸进行抑制，其中抑爆单元8包括储气罐10、储粉罐14、防爆外壳22和泡沫陶瓷21，其中储气罐10、储粉罐14、防爆外壳22沿同一直线依次收尾连接，在储气罐10内盛放压缩气体，储气罐10的内的气体压强为2mpa至5mpa，储粉罐14的内部盛有惰性粉体15，其储粉重量在6kg到40kg之间，储粉罐14的一端通过电磁阀12对应连通储气罐10，储粉罐14的另一端对应连通防爆外壳22；储粉罐14的两端的储气罐10和防爆外壳22位于同一直线上，泡沫陶瓷21滑动装配在防爆外壳22内，在防爆外壳22远离储粉罐14的一端设有对应泡沫陶瓷21的阻燃易碎板23；防爆外壳22对应安装在抑爆管路1外部，打开电磁阀12，其中电磁阀12为气体电子阀或者气体电磁阀，以打开形成通路，储气罐通过压缩气体将惰性粉体15和泡沫陶瓷21向抑爆管路1内驱动，泡沫陶瓷21顶破阻燃易碎板23后进入抑爆管路1内。通过储气罐10消除了现有技术化学产气造成的产气压力不足、气体喷出不均匀，制动效果不灵的现象，通过高压气体将惰性粉体15压入抑爆管路1内，惰性粉体15与泡沫陶瓷21材料相结合，能够起到协同增效的目的，泡沫陶瓷21材料可以降低火焰前驱压力，使火焰锋面在其内部不容易连续，被细分成若干小股，热量无法补充，容易失去热平衡，导致部分小火焰团熄灭，其次泡沫陶瓷21对管道内瓦斯爆炸最大超压衰减效果明显，更有利于惰性粉体15充分与火焰锋面发生接触发挥其抑爆性能，有效降低了瓦斯爆炸带来的破坏。在本实施例中，防爆外壳22为圆柱或者方柱状结构，泡沫陶瓷21与防爆外壳22内腔相适配。抑爆管路1可以为瓦斯输送管道或煤矿开采巷道。
35.在另一可选实施例中，在抑爆管路1内壁设有对应泡沫陶瓷21的限位凹糟24，限位凹糟24设置于抑爆管路1远离防爆外壳22的一侧，限位凹糟24正对防爆外壳22，限位凹糟24与泡沫陶瓷21的截面相适配，在限位凹糟24内设有柔性缓冲板垫26，柔性缓冲板垫26可以为橡胶材质，以避免泡沫陶瓷21因压入限位凹糟24所产生的冲击力而受损，泡沫陶瓷21的高度应大于巷道或管道的宽度或者高度，以保证泡沫陶瓷21的一端进入限位凹糟24后另一端不会脱离防爆外壳22。
36.在另一可选实施例中，在抑爆管路1内设有探测单元5，探测单元5为火焰压力温度传感器，可以安装在抑爆管路1的上侧，用于监测火焰、压力、温度等爆炸产生的变化信号，探测单元5对应连接在控制单元6，以将监测到的爆炸所发生信号转换成电信号传递给控制
单元6，电磁阀12对应连接控制单元6，控制单元6可以为单片机或者可编辑逻辑控制器，以接收到探测单元5的监测信号，在探测单元5监测到火焰波2和前驱压力波3超压时，控制单元6控制电磁阀12打开。在本实施例中，探测单元5的响应时间为小于15ms；控制单元6向电磁阀12发送控制信号的响应时间小于17ms，电磁阀12接受到电信号开启。
37.在另一可选实施例中，探测单元5有两个，两个探测单元5分别位于在抑爆管路1对应防爆外壳22的两侧；探测单元5、控制单元6和电磁阀12通过连接选电性连接在在电源7上，以向本发明进行供电。
38.在另一可选实施例中，储气罐10和电磁阀12之间、电磁阀12与储粉罐14均通过连接法兰11进行连接，在储气罐10和电磁阀12的连接法兰11之间设有密封垫18、电磁阀12与储粉罐14的连接法兰11之间设有密封垫18，以此保证密封性。储粉罐14对应防爆外壳22的一端通过牛皮纸16进行密封，能够对储粉罐14内的惰性粉体15进行密封盛放，避免惰性粉体15在非需要状态下溢出，在打开电磁阀12时，牛皮纸16受气压左右破碎，高压气体带动惰性粉体15进入防爆外壳22内，并与泡沫陶瓷21一起冲破阻燃易碎板23进入抑爆管路1,阻燃易碎板23可以为锡纸薄膜，也可以为具有阻燃易碎特性的材料，在此不对该材料进行限定。
39.在另一可选实施例中，抑爆管路1上设有对应防爆外壳22的穿孔，防爆外壳22连通穿孔或者伸入抑爆管路1内，防爆外壳22与穿孔之间密封连接，避免高压气体及惰性粉尘自防爆外壳22与穿孔之间溢出。在防爆外壳22和储粉罐14通过法兰盘17进行连接，在法兰盘17上分布分布有多个钢管固定架27，钢管固定架27通过螺栓19固定在抑爆管路1的外壁，从而对防爆外壳22进行固定，通过螺栓19锁紧使防爆外壳22与防爆外壳22进行固定。
40.在另一可选实施例中，储气罐10上设有充气阀25，储气罐10可以无需拆卸就可以进行充装气体，储气罐10上设有压力表9，便于观察气体压力是否正常。在储气罐10和储粉罐14之间设有对应电磁阀12的防水金属外壳13，以使储气罐10和储粉罐14形成一个整体，同时保护电磁阀12，避免电磁阀12受损。
41.在另一可选实施例中，防爆外壳22对应储粉罐14的一端滑动装配有对应泡沫陶瓷21的过滤板20，过滤板20在受到气压作用时，可以在防爆外壳22内滑动，惰性粉体为磷酸铵盐、碳酸氢钠、氯化钠、氯化钾等干粉灭火剂，过滤板20的孔径远大于惰性粉体15的粒径，在本实施例中，过滤板20孔径大于2.5mm。如图所示，当管道内发生瓦斯爆炸时，瓦斯爆炸产生的火焰波2和前驱压力波3超压按管道中火焰波和前驱压力波传播方向4进行移动，火焰波2和前驱压力波3超压移动到探测单元5时触发探测单元5，探测单元5将接触的压力、亮度、温度信号转化为电信号传递给控制单元6，控制单元6根据电信号进行瓦斯爆炸产生判定，控制单元6信号确认之后，将通过电源7产生电信号触发电磁阀12开关打开形成通路，由于储气罐10内充填高压气体，储气罐10内的高压气体通过气体电磁阀12进入到储粉罐14中，进而通过高压使储粉罐14底部的牛皮纸16破碎，掺杂着惰性粉体15的高压气体推动着过滤板20和泡沫陶瓷21材料向下滑动，泡沫陶瓷21下方的安装的易碎阻燃板收到冲击破碎，进而惰性粉体15与高压惰性气体和泡沫陶瓷21一起滑落到限位凹糟24内，以至于泡沫陶瓷21在抑制爆炸时的位置不会发生偏移，以此来实现惰性粉体15与泡沫陶瓷21协同抑制甲烷爆炸的作用。
42.在本实施例中，抑爆管路为一管节，抑爆管路两端设有对应瓦斯输送管道的连接接口，能够连接在瓦斯输送管道中，从而对瓦斯输送管道进行抑爆，抑爆管路可以为方形、
圆形的任意一者，两端设置对应瓦斯输送管道的圆形连接接口，从而可以快速装配在瓦斯输送管道。
43.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。