一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置

摘要

本发明公开一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，包括粉碎室、投料室、粉碎气管、文氏管、喷嘴和气固分离膜，投料室连接于粉碎室的侧壁上，投料室上开设有投料口，投料口设有密封盖，粉碎室通过进料口与投料室连通，进料口设置有开关阀门；粉碎气管通过进料气管与投料室连通，粉碎气管和进料气管上分别设置有第一阀门和第二阀门；文氏管的两端分别与卷吸室和分散器连接；喷嘴伸入至卷吸室；气固分离膜设置于排放口用于阻挡低碳气体水合物粉体自粉碎室进入至卷吸室，当爆炸触发后，气固分离膜打开使低碳气体水合物粉体进入卷吸室。该低碳气体水合物粉碎抑爆装置，能够储存、破碎低碳气体水合物并喷射低碳气体水合物粉体，实现抑燃抑爆功能。

权利要求

1.一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：包括：

粉碎室，所述粉碎室的顶部设置有排放口，所述排放口连接有一卷吸室；

投料室，所述投料室连接于所述粉碎室的侧壁上，所述投料室上开设有一投料口，所述投料口设有一能够启闭的密封盖，所述粉碎室通过一进料口与所述投料室连通，所述进料口处设置有一开关阀门，所述开关阀门用于开启或关闭所述进料口；

粉碎气管，所述粉碎气管向所述粉碎室通气，所述粉碎室内能够形成高速气流以粉碎所述粉碎室内的低碳气体水合物固体，所述粉碎气管通过进料气管与所述投料室连通，所述粉碎气管和所述进料气管上分别设置有第一阀门和第二阀门；

文氏管，所述文氏管的两端分别与所述卷吸室和分散器连接，所述粉碎室、卷吸室、所述文氏管和所述分散器依次连通；

喷嘴，所述喷嘴伸入至所述卷吸室并能够向所述卷吸室内喷射气流；以及气固分离膜，所述气固分离膜设置于所述排放口用于阻挡低碳气体水合物粉体自所述粉碎室进入至所述卷吸室，当爆炸触发后，所述气固分离膜能够打开使低碳气体水合物粉体在气流作用下自所述粉碎室进入至所述卷吸室。

2.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：还包括环形管，所述环形管套设于所述粉碎室外，所述环形管与粉碎气管连接，且所述环形管通过多个通气管道与所述粉碎室连通，所述通气管道与所述粉碎室内侧壁相切以使所述粉碎室内能够形成螺旋气流。

3.根据权利要求2所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：还包括冷却裹罩，所述冷却裹罩内填充有冷却介质，所述冷却裹罩包裹于所述环形管、所述粉碎室、所述文氏管、所述喷嘴、所述卷吸室和所述投料室外以使低碳气体水合物固体保持稳定的低温状态。

4.根据权利要求3所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述冷却裹罩上设置有冷却介质进口和冷却介质出口，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别用于与外部冷却介质存放箱体的出口和进口连接，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别设置有第三阀门和第四阀门。

5.根据权利要求4所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述冷却裹罩外壁设置有保温层。

6.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述气固分离膜一端铰接于所述排放口内壁，另一端卡接于所述排放口内壁。

7.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：还包括一进气总管，所述粉碎气管和所述进料气管均与所述进气总管连通，所述进气总管上设置有第一流量控制仪；所述喷嘴连接有一喷嘴气管，所述喷嘴气管上设置有第五阀门和第二流量控制仪。

8.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述文氏管内壁固定设置有压力传感器。

9.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述开关阀门一端铰接于所述进料口的内壁上，另一端磁力吸附连接于所述进料口的内壁上。

10.根据权利要求1所述的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，其特征在于：所述文氏管的两端分别与所述卷吸室和所述分散器螺纹连接。

说明书

一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种抑爆装置，特别是涉及一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置。

背景技术

[0002] 气体水合物是由气体与水在低温高压条件下形成的一类笼型晶体。气体水合物具有储气量大、运输方便、使用安全等特点。专利文件CN208399416U公开了一种利用低碳混合气体水合物抑爆实验装置，可用于利用低碳混合气体水合物抑制瓦斯爆炸实验研究，为水合物抑爆剂实验研究提供基础装置设计，有效的解决了抑爆效果有限的问题，对煤矿抑制瓦斯爆炸和可燃性气体的储存运输防爆具有指导意义，且含有抑爆成分的低碳气体水合物粉末绿色环保，但是将低碳气体水合物应用于抑制火灾爆炸的主要瓶颈在于水合物粉末的制备、储存和喷射。若先将低碳气体水合物破碎制粉，然后取出并置于喷射器中，该过程中水合物粉体易分解且表面易形成冰面导致水合物结块，这就难以保证在火灾爆炸发生时能及时喷出粉体。为避免水合物粉体在抑爆过程出现粉体分解、喷粉通道堵塞等问题，急需一种能够高效制备、储存并喷出气体水合物粉体的抑爆装置。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够储存、破碎低碳气体水合物并喷射低碳气体水合物粉体，实现抑燃抑爆功能。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0005] 本发明提供一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，包括粉碎室、投料室、粉碎气管、文氏管、喷嘴和气固分离膜，所述粉碎室的顶部设置有排放口，所述排放口连接有一卷吸室；所述投料室连接于所述粉碎室的侧壁上，所述投料室上开设有一投料口，所述投料口设有一能够启闭的密封盖，所述粉碎室通过一进料口与所述投料室连通，所述进料口处设置有一开关阀门，所述开关阀门用于开启或关闭所述进料口；所述粉碎气管向所述粉碎室通气，所述粉碎室内能够形成高速气流以粉碎所述粉碎室内的低碳气体水合物固体，所述粉碎气管通过进料气管与所述投料室连通，所述粉碎气管和所述进料气管上分别设置有第一阀门和第二阀门；所述文氏管的两端分别与所述卷吸室和分散器连接，所述粉碎室、卷吸室、所述文氏管和所述分散器依次连通；所述喷嘴伸入至所述卷吸室并能够向所述卷吸室内喷射气流；所述气固分离膜设置于所述排放口用于阻挡低碳气体水合物粉体自所述粉碎室进入至所述卷吸室，当爆炸触发后，所述气固分离膜能够打开使低碳气体水合物粉体在气流作用下自所述粉碎室进入至所述卷吸室。

[0006] 优选的，还包括环形管，所述环形管套设于所述粉碎室外，所述环形管与粉碎气管连接，且所述环形管通过多个通气管道与所述粉碎室连通，所述通气管道与所述粉碎室内侧壁相切以使所述粉碎室内能够形成螺旋气流。

[0007] 优选的，还包括冷却裹罩，所述冷却裹罩内填充有冷却介质，所述冷却裹罩包裹于所述环形管、所述粉碎室、所述文氏管、所述喷嘴、所述卷吸室和所述投料室外以使低碳气体水合物固体保持稳定的低温状态。

[0008] 优选的，所述冷却裹罩上设置有冷却介质进口和冷却介质出口，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别用于与外部冷却介质存放箱体的出口和进口连接，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别设置有第三阀门和第四阀门。

[0009] 优选的，所述冷却裹罩外壁设置有保温层。

[0010] 优选的，所述气固分离膜一端铰接于所述排放口内壁，另一端卡接于所述排放口内壁。

[0011] 优选的，还包括一进气总管，所述粉碎气管和所述进料气管均与所述进气总管连通，所述进气总管上设置有第一流量控制仪；所述喷嘴连接有一喷嘴气管，所述喷嘴气管上设置有第五阀门和第二流量控制仪。

[0012] 优选的，所述文氏管内壁固定设置有压力传感器。

[0013] 优选的，所述开关阀门一端铰接于所述进料口的内壁上，另一端磁力吸附连接于所述进料口的内壁上。

[0014] 优选的，所述文氏管的两端分别与所述卷吸室和所述分散器螺纹连接。

[0015] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0016] 本发明提供的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，可实现低碳气体水合物粉体的制备和存储；且爆炸触发后，使得低碳水合物在粉碎室内实现一次破碎，通过高压高速气流，加速低碳水合物与粉碎室内壁以及低碳水合物与低碳水合物之间碰撞摩擦，提高低碳水合物粉碎效率和利用率，并利用文氏管实现低碳水合物粉体二次破碎和快速喷射，分散器可调节低碳水合物粉体的喷射范围，有效避免了低碳水合物粉体在抑爆过程出现粉体分解、喷粉通道堵塞的问题，能够高效制备、储存并喷出低碳气体水合物粉体，实现了利用喷射低碳气体水合物粉体抑燃抑爆。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0018] 图1为本发明提供的低碳气体水合物粉碎抑爆装置的结构示意图；

[0019] 图2为本发明提供的低碳气体水合物粉碎抑爆装置环形管与粉碎室的连接结构图；

[0020] 图中：1-环形管；2-粉碎室；3-分散器；4-文氏管；5-喷嘴；6-卷吸室；7-投放口；8-冷却裹罩；9-粉碎气管；10-喷嘴气管；11-通气管道；12-进料气管；13-冷却介质进口；14-冷却介质出口；15-第三阀门；16-第四阀门；17-第五阀门；18-第一阀门；19-第二阀门；20-开关阀门；21-第一流量控制仪；22-第二流量控制仪；23-压力传感器；24-密封盖；25-气固分离膜；26-磁块；27-进气总管；28-投料室。

具体实施方式

[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 本发明的目的是提供一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够储存、破碎低碳气体水合物并喷射低碳气体水合物粉体，实现抑燃抑爆功能。

[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0024] 如图1～2所示，本发明提供一种低碳气体水合物粉碎抑爆装置，于本发明一具体的实施例中，低碳气体水合物粉碎抑爆装置包括粉碎室2、投料室28、粉碎气管9、文氏管4、喷嘴5和气固分离膜25，粉碎室2的顶部设置有排放口，排放口连接有一卷吸室6；投料室28连接于粉碎室2的侧壁上，投料室28上开设有一投料口，投料口设有一能够启闭的密封盖24，粉碎室2通过一进料口与投料室28连通，进料口处设置有一开关阀门20，开关阀门20用于开启或关闭进料口；粉碎气管9向粉碎室2通气，粉碎室2内能够形成高速气流以粉碎粉碎室2内的低碳气体水合物固体，粉碎气管9通过进料气管12与投料室28连通，粉碎气管9和进料气管12上分别设置有第一阀门18和第二阀门19；文氏管4的两端分别与卷吸室6和分散器
3连接，粉碎室2、卷吸室6、文氏管4和分散器3依次连通；喷嘴5伸入至卷吸室6并能够向卷吸室6内喷射气流；气固分离膜25设置于排放口用于阻挡低碳气体水合物粉体自粉碎室2进入至卷吸室6，当爆炸触发后，气固分离膜25能够打开使低碳气体水合物粉体在气流作用下自粉碎室2进入至卷吸室6。

[0025] 本发明提供的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，可实现低碳气体水合物粉体的制备和存储：开启第二阀门19，关闭第一阀门18，向进料气管12通入气体，并同时通过投料口向投料室28内投放块状低碳气体水合物，开关阀门20可以人为开启或由控制器控制开启，也可将开关阀门20设置为受粉碎气管9通入的气体压力作用而能够开启的阀门，从而使得投料室28内投放的块状低碳气体水合物由粉碎气管9通入的气体携带进入至粉碎室2内，通入的气体经卷吸室6和文氏管4，由分散器3处排出，块状低碳气体水合物被留置于粉碎室2内；开启第一阀门18，关闭第二阀门19，开关阀门20闭合，通过粉碎气管9向粉碎室2通入高压气流，使得粉碎室2内形成高速气流，高速气流使得进入粉碎室2内的块状低碳气体水合物相互碰撞破碎形成低碳气体水合物颗粒，气体经卷吸室6、文氏管4、分散器3排出，所夹带的少量低碳气体水合物颗粒由气固分离膜25过滤下来。

[0026] 爆炸触发后，喷嘴5打开，喷嘴5喷射高速气流，并开启第一阀门18，经粉碎气管9向粉碎室2内通入压缩气体，卷吸室6内压力急剧降低，气固分离膜25在上下压差作用下向上打开，气固分离膜25也可由控制器控制打开，压缩气体经粉碎气管9进入粉碎室2，把压强能转换成动能，产生高速气流，使粉碎室2内的低碳气体水合物颗粒互相激烈碰撞、摩擦及粉碎室2内腔表面碰撞，从而达到超微粉碎水合物的目的；喷嘴5喷射的高速高压气流使得卷吸室6处形成负压，低碳水合物粉体被引入卷吸室6处，经高压气流喷射到文氏管4内；文氏管4喉管中的高速气流使得低碳水合物粉体再次猛烈碰撞破碎；破碎后获得的水合物粉体随气流从出口分散器3喷射而出，粉体粒径在0.5-20μm范围内。喷射范围大小可通过调节分散器3来改变。

[0027] 本发明提供的低碳气体水合物粉碎抑爆装置，可实现低碳气体水合物粉体的制备和存储；且爆炸触发后，使得低碳水合物在粉碎室2内实现一次破碎，通过高压高速气流，加速低碳水合物与粉碎室2内壁以及低碳水合物与低碳水合物之间碰撞摩擦，提高低碳水合物粉碎效率和利用率，并利用文氏管4实现低碳水合物粉体二次破碎和快速喷射，分散器3可调节低碳水合物粉体的喷射范围，实现利用喷射低碳气体水合物粉体抑燃抑爆。

[0028] 于本发明另一具体的实施例中，低碳气体水合物粉碎抑爆装置还包括环形管1，环形管1优选为圆环形管，环形管1套设于粉碎室2外，环形管1与粉碎气管9连接，且环形管1通过多个通气管道11与粉碎室2连通，通气管道11与粉碎室2内侧壁相切以使粉碎室2内能够形成螺旋气流，通气管道11优选设置为4个。

[0029] 采用上述结构设置，从粉碎气管9进入环形管1中的压缩气体通过与粉碎室2内侧壁相切的通气管道11后，压强能转换成速度能，使粉碎室2内产生高速螺旋形气流，气流速度控制在50-100m/s之间，使进入粉碎室2的粉体物料颗粒旋转并互相激烈碰撞、摩擦，并与粉碎室2内腔表面碰撞，从而达到超微粉碎水合物的目的，粉碎后的水合物粉体粒径在0.5-20μm之间；

[0030] 于本发明另一具体的实施例中，为了保证环形管1、粉碎室2、文氏管4、喷嘴5、卷吸室6和投料室28内的低碳水合物粉体的结构稳定，不发生分解，低碳气体水合物粉碎抑爆装置还包括冷却裹罩8，冷却裹罩8内填充有冷却介质，冷却裹罩8包裹于环形管1、粉碎室2、文氏管4、喷嘴5、卷吸室6和投料室28外以使低碳气体水合物固体保持稳定的低温状态。冷却裹罩8内循环通入冷却介质，冷却介质可以为冷却液或液氮，为低碳水合物粉体提供低温环境，温度范围通常在-10℃-5℃之间；当粉碎室2内储存气压较高时(通常>20个大气压时)，可直接采用水冷却方式。本实施例中的低碳气体水合物粉碎抑爆装置内低碳气体水合物在冷却裹罩8的保护下，静置和粉碎时均能够维持稳定，不发生解离。

[0031] 而且，通入至粉碎室2内的压缩气体，绝热膨胀会产生降温效应，吸收低碳水合物粉碎产生的热量，可进一步保证块状低碳气体水合物在粉碎过程中也能处于稳定状态。

[0032] 于本发明另一具体的实施例中，低碳气体水合物粉碎抑爆装置冷却裹罩8上设置有冷却介质进口13和冷却介质出口14，冷却介质进口13和冷却介质出口14分别用于与外部冷却介质存放箱体的出口和进口连接，外部冷却介质存放箱体向冷却裹罩8连续通入循环流动的低温冷却介质。低碳气体水合物粉碎抑爆装置冷却介质进口13和冷却介质出口14分别设置有第三阀门15和第四阀门16。

[0033] 于本发明另一具体的实施例中，为了进一步提高低碳水合物粉体的结构稳定，冷却裹罩8外壁设置有保温层，维持环形管1、粉碎室2、文氏管4、喷嘴5、卷吸室6和投料室28内部稳定的低温环境。

[0034] 于本发明另一具体的实施例中，低碳气体水合物粉碎抑爆装置气固分离膜25一端铰接于排放口内壁，另一端卡接于排放口内壁。低碳水合物制备和存储过程中，经进料气管12通入至粉碎室2内的气体满足进料压力，具有进料压力的气体能够携带块状低碳水合物进入至粉碎室2，气固分离膜25在进料压力的气体作用下不会打开；爆炸触发后，粉碎气管9和和喷嘴5同时开启，卷吸室6内压力急剧降低，气固分离膜25在上下压差作用下能够向上打开。

[0035] 于本发明另一具体的实施例中，为了便于调节粉碎气管9和进料气管12通过的高压高速的气流的大小，低碳气体水合物粉碎抑爆装置还包括一进气总管27，粉碎气管9和进料气管12均与进气总管27连通，进气总管27上设置有第一流量控制仪21；为了便于调节喷嘴5喷射的高压高速气流的大小，喷嘴5连接有一喷嘴气管10，喷嘴气管10上设置有第五阀门17和第二流量控制仪22。

[0036] 于本发明另一具体的实施例中，为了便于监测低碳水合物粉体二次粉碎时以及喷射前压力，低碳气体水合物粉碎抑爆装置文氏管4内壁固定设置有压力传感器23。而且，通过压力传感器23也可以判断文氏管4是否堵塞，便于装置的维护。

[0037] 于本发明另一具体的实施例中，低碳气体水合物粉碎抑爆装置开关阀门20一端铰接于进料口的内壁上，另一端磁力吸附连接于进料口的内壁上。从进料气管12处通入气流投料室28内，气流能够将开关阀门20冲开，并将投料室28内的块状低碳气体水合物带入粉碎室2内；进料气管12停止通气后，开关阀门20在重力作用下闭合并与进料口的内壁上的磁块26紧密相吸，开关阀门20选取磁块26可以吸附的材质制作，也可以为磁性材质制作。

[0038] 于本发明另一具体的实施例中，为了便于更换分散器3，并保证连接处的密封性能，低碳气体水合物粉碎抑爆装置文氏管4的两端分别与卷吸室6和分散器3螺纹连接。

[0039] 第一阀门18、第二阀门19、第三阀门15、第四阀门16和第五阀门17均为PCL电磁阀。

[0040] 以一具体的实施例说明本发明的低碳气体水合物粉碎抑爆装置的具体使用过程：

[0041] 水合物粉体制备与储存：正常状态下，低碳气体水合物粉碎抑爆装置可以实现低碳气体水合物的预破碎和储存，关闭第五阀门17和第一阀门18，开启第二阀门19，密封盖24打开，由进气总管27通入气流进入进料气管12将末端开关阀门20冲开，并将由投放口7投放的块状低碳气体水合物带入粉碎室2内，通入的气体经卷吸室6、文氏管4由分散器33处排出；通入块状低碳水合物后，关闭第二阀门19，开启第一阀门18，开关阀门20在重力作用下闭合并与磁块26紧密相吸，同时关闭密封盖24，环形管1通入高压气流形成螺旋气流对粉碎室2内的块状低碳水合物进行破碎，之后螺旋气体由卷吸室6、文氏管4、分散器3排出，所夹带的少量水合物粉体由气固分离膜25过滤下来。

[0042] 水合物粉体喷射：爆炸触发后，低碳气体水合物粉碎抑爆装置所在环境中的爆炸检测装置接收到爆炸信号，并控制喷嘴5和第一阀门18同时开启；压缩气体经粉碎气管9进入环形管1，并通过均匀地分布在粉碎室2周围与粉碎室2内侧壁相切的4个通气管道11，把压强能转换成动能，产生高速气流，使通过水合物投放口7进入粉碎室2的低碳水合物颗粒互相激烈碰撞、摩擦及粉碎室2内腔表面碰撞，从而达到超微粉碎水合物的目的。在环形管1前端设有第二流量控制仪22，控制高压高速气流进入粉碎室2的速度，进而调节低碳水合物破碎碰撞强度。第一流量控制仪21可用来调节喷嘴5处喷射气流速度大小，进而改变低碳水合物粉体在文氏管4内二次粉碎和喷射速度。喷嘴5喷射高速气流，卷吸室6内压力急剧降低，气固分离膜25在上下压差作用下向上打开，低碳水合物粉体被引入卷吸室6处，经高压气流喷射到文氏管4内；文氏管4喉管中的高速气流使得水合物粉体再次猛烈碰撞破碎；破碎后获得的水合物粉体随气流从出口分散器3喷射而出，粉体粒径在0.5～20μm范围内。喷射范围大小可通过调节分散器3来改变。

[0043] 需要说明的是，本发明并不限制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门的类型，只要能够实现其所在通路的通断即可；也不限制通气管道的设置个数，只要能够使粉碎室内形成螺旋高速气流即可；本发明中的低碳气体水合物具体为由N2、CO2、卤盐、干水和水在一定低温高压条件下合成而得；用于粉体喷射的高压气体具体为N2、CO2等惰性气体。粉碎室内可储存1/4粉碎室体积的粒径在30-50mm左右的气体水合物颗粒。

[0044] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。