專利名稱：防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)和方法，主要用于預(yù)防和解決煤炭，例如，年輕煙煤、褐煤、或提質(zhì)煤在挖掘、生產(chǎn)、儲存、運輸過程中出現(xiàn)自燃的問題。
背景技術(shù)：
煤炭自燃是煤炭生產(chǎn)、加工、倉儲、運輸企業(yè)以及煤化工企業(yè)經(jīng)常遇到的一個實際問題，也是一個難以解決的技術(shù)難題，現(xiàn)在通用的方法是采用各種鈍化工藝使煤炭表面進行一定程度的氧化而使其失活，例如，US5711769 (一種鈍化活性煤焦的系統(tǒng)以及工藝)；US5863304 (一種鈍化低階煤的系統(tǒng)和工藝)；US4402706U (一種氧化干燥處理后的低階煤的設(shè)備);CN101781596 (—種活性煤焦的鈍化系統(tǒng))所公開的鈍化和氧化處理煤炭的裝置和方法。但這種鈍化方法僅是降低了煤炭自燃的可能性，在一定的環(huán)境條件下，鈍化處理后的煤炭仍然有自燃的可能，為了有效防止煤炭自燃，或使煤炭自燃熄滅，除煤炭鈍化工藝夕卜，還需要尋找一種簡便、實用、高效的方法解決這一技術(shù)難題。在煤炭儲存現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)現(xiàn):當(dāng)煤堆出現(xiàn)自燃或自燃征兆時，僅通過澆水對煤堆實現(xiàn)冷卻以企圖將煤炭自燃熄滅的方法往往難以奏效，而且效果甚至是適得其反。究其原因是因為表面澆水滲透進入煤堆內(nèi)部很慢，且阻礙煤氧化產(chǎn)生熱量的散出，使熱量積累造成溫度進一步升高，從而加劇氧化放熱速度；同時，滲透進入的水被煤吸附后易形成水氧絡(luò)合物，可使煤氧化加速。因此，對于自燃或出現(xiàn)自然傾向的煤堆，迅速使氧化產(chǎn)生的熱量散出，才是有效的預(yù)防方法。在實際中發(fā)現(xiàn)，防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅最有效的方法是對煤場或煤堆定期進行翻、晾。通過翻、晾，使內(nèi)部溫度高的煤炭爆露在大氣中，經(jīng)大氣的對流傳熱將煤氧化產(chǎn)生的熱量傳遞出去，降低煤炭堆場的最高溫度，并使高濃度的氧化氣體、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體逸出，從而通過杜絕自燃源點，進而達到防止煤炭自燃，或使煤炭自燃熄滅的目的。但這樣的方法需要大量的人力和機械設(shè)備。因此，尋找一種不進行翻、晾，但卻起到和翻、晾相同作用的裝置系統(tǒng)和/或方法是本發(fā)明的主要目的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)，包括:至少一個吹氣管，用于使冷卻吹掃氣體進入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中以對其中煤炭進行冷卻；和至少一個排氣管，用于從煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中強制排出氧化氣體、低溫?fù)]發(fā)分氣體和/或冷卻吹掃氣體尾氣，其中，所述吹氣管和排氣管是內(nèi)部中空的螺旋鉆桿，在所述內(nèi)部中空的螺旋鉆桿的璧上和/或葉片上均勻地或不均勻地分布著多個貫穿通氣孔。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)，包括:至少一個吹氣裝置，用于使冷卻吹掃氣體進入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中以對其中煤炭進行冷卻；至少一個排氣裝置，用于從煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中強制排出氧化氣體、低溫?fù)]發(fā)分氣體和/或冷卻吹掃氣體尾氣；和與所述吹氣裝置和排氣裝置相對應(yīng)的中空螺旋鉆桿保護外套，用于使吹氣裝置和排氣裝置在植入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中時不受損壞，其中，所述吹氣裝置和/或排氣裝置包括:底端密封的桶，底端優(yōu)選為錐形；至少一個位于所述桶的壁上的貫穿通道，用于使冷卻吹掃氣體、氧化氣體、和/或低溫?fù)]發(fā)分氣體穿過所述通道由所述桶內(nèi)部進入桶的外部或由所述桶外部進入桶的內(nèi)部;至少一個位于所述貫穿通道上方并被安裝在所述桶的壁外表面上的擋料板，用于阻止煤炭顆粒進入上述桶的內(nèi)部，其中所述擋料板的垂直投影面覆蓋上述貫穿通道；位于桶壁上部或頂部的冷卻吹掃氣體入口。優(yōu)選地，上述擋料板的垂直橫截面形狀為由兩條直線的端點交叉形成的角，其中一條直線為垂直線；所述冷卻吹掃氣體可為空氣、co2、n2和/或惰性氣體；所述冷卻吹掃氣體含有1-30重量％的水，或所述冷卻吹掃氣體定期間斷地被水取代。優(yōu)選地，所述吹氣管或吹氣裝置可與壓力大于I個大氣壓的壓氣機相連通；而所述排氣管或排氣裝置可與壓力小于I個大氣壓的引風(fēng)機相連通，以便在所述吹氣管與排氣管內(nèi)部之間或吹氣裝置與排氣裝置內(nèi)部之間形成1-5，例如2-3個大氣壓的壓差。通常，所述中空螺旋鉆桿保護外套在所述吹氣裝置和排氣裝置植入所述煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中后從所述煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中取出；所述中空螺旋鉆桿保護外套與所述吹氣裝置和排氣裝置可通過螺紋、螺扣、銷、卡等機構(gòu)固定。優(yōu)選地，相鄰的所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置間隔1-5米，例如2-3米；所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置還可定期進行操作互換以防止“璧上的通氣孔”堵塞；同時，所述吹氣管或吹氣裝置的數(shù)量可少于或多于所述排氣管或排氣裝置的數(shù)量。通常，所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置可是一節(jié)或多節(jié)的，在多節(jié)的情況下，所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置可通過螺紋、螺扣、銷、卡等固定機構(gòu)被串聯(lián)起來。根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供一種防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的方法，其依次包括以下步驟:(I)確定煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域；(2)將本發(fā)明第一和第二方面所述的系統(tǒng)植入所述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中，隨后將所述中空螺旋鉆桿保護外套從所述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中取出；(3)向所述吹氣管或吹氣裝置中強力注入所述冷卻吹掃氣體，以使所述吹掃氣體將煤炭顆?？障吨械闹辽僖徊糠盅趸瘹怏w和低溫?fù)]發(fā)分氣體吹掃至所述排氣管或吹氣裝置內(nèi)部空間中并被排除系統(tǒng)之外，同時冷卻吹掃氣體快速冷卻上述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中的煤炭顆粒；(4)使上述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中的煤炭溫度降低至引發(fā)自燃的溫度或自燃溫度以下。優(yōu)選地，所述冷卻吹掃氣體含有1-30重量％的水，或向所述吹氣管或吹氣裝置中交替注入所述冷卻吹掃氣體和水。


圖1是作為吹氣裝置的吹氣管和作為排氣裝置的排氣管的示意圖；圖2是另一種吹氣裝置和另一種排氣裝置的中空螺旋鉆桿保護外套；圖3是一種吹氣裝置和一種排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是另一種吹氣裝置和另一種排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是借助于吹氣裝置和排氣裝置使冷卻吹掃氣體和氧化氣體在煤堆內(nèi)部進行流通的不意圖；圖6是在煤堆內(nèi)部間隔布置多個吹氣裝置和排氣裝置的示意圖；圖7是為防止堵塞吹氣裝置和排氣裝置定期進行互換的示意具體實施例方式通過以下參考附圖的描述進一步詳細解釋本發(fā)明，但以下描述僅用于使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠更加清楚地理解本發(fā)明的原理和精髓，并不意味著對本發(fā)明進行任何形式的限制。附圖中等同的或相對應(yīng)的部件或特征用相同的標(biāo)記數(shù)表示。本發(fā)明包括兩種技術(shù)方案，一種是針對煤炭顆粒的粒度較大，例如平均粒度大于15毫米的情況；另一種是針對煤炭顆粒的粒度較小，例如平均粒度小于15毫米的情況。但不管哪種技術(shù)方案，煤炭顆粒之間都具有在一定壓差下足夠使氣體實現(xiàn)流通的空隙。當(dāng)煤炭堆場的煤炭顆粒的粒度較大時，采用如圖1所示的冷卻吹掃氣體的吹氣裝置和強制排出氧化氣體、低溫?fù)]發(fā)分氣體和冷卻吹掃氣體尾氣的排氣裝置，如圖1所示，所述裝置是內(nèi)部中空的螺旋鉆桿，在內(nèi)部中空的螺旋鉆桿的璧上和/或葉片上均勻地或不均勻地分布著大量的貫穿通氣孔。當(dāng)采用測溫裝置、例如熱電偶或目測發(fā)現(xiàn)煤炭堆場的特定區(qū)域出現(xiàn)可能引發(fā)自燃的高溫區(qū)域或已出現(xiàn)自燃區(qū)域時，通過吊塔或天車等裝置將至少兩個如圖1所示的裝置植入煤炭堆場的溫度最高區(qū)域或已自燃區(qū)域中，二者間隔一定且合理的距離、例如1-3米，通過壓氣機向其中一個中空的螺旋鉆桿內(nèi)部強力注入吹掃氣體，為消除因壓縮造成的吹掃氣體溫度升高，需進行必要的冷卻，例如用冷卻水間接冷卻的空氣、CO2, N2和/或惰性氣體作為冷卻吹掃氣體，而另一個中空的螺旋鉆桿內(nèi)部連通引風(fēng)機，因此，兩個中空的螺旋鉆桿內(nèi)部之間形成例如1-5、優(yōu)選2-3個大氣壓的壓差，冷卻吹掃氣體在此壓差作用下穿過螺旋鉆桿璧上和/或葉片上大量的貫穿通氣孔進入煤炭堆場的煤炭顆粒之間的空隙中，并在上述壓差作用下流向與引風(fēng)機相連通的另一個中空螺旋鉆桿的內(nèi)部。在此過程中，冷卻吹掃氣體流動時發(fā)揮著兩個作用，一個是作為吹掃氣體將大部分氧化氣體、例如氧氣和煤炭受熱時釋放的微量或少量低溫?fù)]發(fā)分氣體吹掃到與引風(fēng)機相連通的另一個中空螺旋鉆桿的內(nèi)部空間中，并在引風(fēng)機的作用下被排出系統(tǒng)之外，另一個作用是由于其與煤炭顆粒的溫度相差幾十度甚至上百度，二者將進行快速熱交換，煤炭顆粒將被迅速冷卻至無法自燃的溫度以下甚至是室溫。由于自燃是一個類似燃燒的氧化過程，在大部分氧化劑(例如氧氣)被清除以后，當(dāng)溫度劇烈下降到遠離自燃點溫度以下時，就會有效預(yù)防煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅。在此過程中，各種氣體的流動方向如圖5所示。對于自燃現(xiàn)象嚴(yán)重的情況，為防止因鼓入吹掃氣體中含氧氣而引發(fā)燃燒，需采用N2、CO2或其他惰性氣體作為吹掃氣體。當(dāng)煤炭堆場的煤炭顆粒的粒度較小時,例如平均粒度小于15毫米、甚至更低的情況下，圖1所示的裝置就不是優(yōu)選的了，因為在圖1所示的裝置植入煤炭堆場的溫度最高區(qū)域或已自燃區(qū)域中的過程中，細小的煤炭顆粒有時可能會堵塞中空螺旋鉆桿璧上和/或葉片上的貫穿通氣孔，從而使其失去作用或無法工作。這種情況下，優(yōu)選的是采用本發(fā)明第二種技術(shù)方案。本發(fā)明第二種技術(shù)方案中的裝置如圖2-4所示，首先其包括一個圖2所示的中空螺旋鉆桿保護外套，以使圖3-4所示的吹氣裝置和排氣裝置在植入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中時不受損壞，與圖1所示中空螺旋鉆桿不同的是其璧上和/或葉片上并沒有貫穿通氣孔，但其內(nèi)部具有如圖3所示、優(yōu)選如圖4所示的另一種結(jié)構(gòu)的冷卻吹掃氣體的吹氣裝置和強制排出各種氣體的排氣裝置。中空螺旋鉆桿與吹氣裝置或排氣裝置通過螺紋、螺扣、銷、卡等機構(gòu)固定。同樣，當(dāng)采用測溫裝置、例如熱電偶或目測發(fā)現(xiàn)煤炭堆場的特定區(qū)域出現(xiàn)可能引發(fā)自燃的高溫區(qū)域或已出現(xiàn)自燃區(qū)域時，通過吊塔或天車等裝置將至少兩個如圖3或圖4所示的裝置植入煤炭堆場的溫度最高區(qū)域或已自燃區(qū)域中，二者間隔一定且合理的距離、例如1-5米、優(yōu)選2-3米。之后解除中空螺旋鉆桿保護外套與吹氣裝置和排氣裝置之間的固定構(gòu)件，從而將中空螺旋鉆桿保護外套從煤堆中取出，而吹氣裝置和排氣裝置卻被保留在煤堆溫度最高區(qū)域或已自燃區(qū)域中。上述吹氣裝置和/或排氣裝置可如圖3所示包括:底端密封的桶，底端優(yōu)選為錐形；至少一個位于桶的壁上的貫穿通道，用于使冷卻吹掃氣體、氧化氣體、和/或低溫?fù)]發(fā)分氣體穿過所述通道由所述桶的內(nèi)部進入桶的外部或由所述桶的外部進入桶的內(nèi)部；至少一個位于所述通道上方并被安裝在所述桶的壁外表面上的擋料板，用于阻止煤炭顆粒進入上述桶的內(nèi)部，其中所述擋料板的垂直投影面覆蓋上述貫穿通道；位于桶的壁上部或頂部的冷卻吹掃氣體入口。優(yōu)選地，上述吹氣裝置和/或排氣裝置可如圖4所示包括:底端密封的桶，底端優(yōu)選為錐形；至少一個位于桶的壁上的貫穿通道，用于使冷卻吹掃氣體、氧化氣體、和/或低溫?fù)]發(fā)分氣體穿過所述通道由所述桶內(nèi)部進入桶的外部或由所述桶的外部進入桶的內(nèi)部；至少一個位于所述貫穿通道上方并被安裝在所述桶的壁外表面上的擋料板，并且所述擋料板的垂直橫截面形狀為由兩條直線的端點交叉形成的角，其中一條直線為垂直線，用于阻止煤炭顆粒進入上述桶的內(nèi)部，所述擋料板的垂直投影面覆蓋上述貫穿通道；位于桶的壁上部或頂部的冷卻吹掃氣體入口。通過壓氣機向圖3或圖4所示結(jié)構(gòu)的吹氣裝置內(nèi)部強力注入經(jīng)冷卻水冷卻的吹掃氣體，吹掃氣體可用空氣、CO2, N2和/或惰性氣體，而圖3或圖4所示結(jié)構(gòu)的排氣裝置內(nèi)部連通引風(fēng)機，因此，中空的吹氣裝置和中空的排氣裝置內(nèi)部之間形成例如1-5、優(yōu)選2-4個大氣壓的壓差，冷卻吹掃氣體在此壓差作用下穿過上述吹氣裝置的璧上的貫穿通氣孔進入煤炭堆場的煤炭顆粒之間的空隙中，并在上述壓差作用下穿過上述排氣裝置的璧上的貫穿通氣孔流向與引風(fēng)機相連通的排氣裝置的內(nèi)部。在此過程中，冷卻吹掃氣體流動時仍然發(fā)揮著兩個作用，一個是作為吹掃氣體將氧化氣體、例如氧氣和煤炭受熱時釋放的低溫?fù)]發(fā)分氣體吹掃到與引風(fēng)機相連通的排氣裝置內(nèi)部空間中，并在引風(fēng)機的作用下被排出系統(tǒng)之外，另一個作用是由于其與煤炭顆粒的溫度相差幾十度甚至上百度，二者將進行快速熱交換，煤炭顆粒將被迅速冷卻至無法自燃的溫度以下甚至是室溫。由于自燃是一個類似燃燒的氧化過程，在大部分氧化劑、例如氧氣被清除以后，當(dāng)溫度劇烈下降到遠離自燃點溫度以下時，就會有效預(yù)防煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅。在此過程中，各種氣體的流動方向仍然如圖5所示。值得注意的是:本發(fā)明第二種技術(shù)方案可以替代第一種技術(shù)方案，其同樣也適用于煤炭堆場的煤炭顆粒的粒度較大的情況。 在上述第一種和第二種技術(shù)方案中，使本發(fā)明防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)正常工作和高效發(fā)揮其功能的關(guān)鍵因素是保證“璧上貫穿通氣孔”不被煤炭顆粒和/或細粉堵塞，從而影響低溫冷卻吹掃氣體、氧化氣體(例如氧氣)、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體和低溫冷卻吹掃氣體尾氣按預(yù)定的方向和方式注入、流動及排出。如果上述各種氣體的注入、流動及排出無法實現(xiàn)或受阻，冷卻吹掃氣體與煤炭堆場中的煤炭顆粒之間的快速熱交換就無法實現(xiàn)。如果煤炭顆粒無法快速冷卻，而氧化氣體(例如氧氣)、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體又無法及時從煤炭堆場中的煤炭顆?？障吨斜慌懦龌蛞莩?，就無法有效防止煤炭自燃，或無法使煤炭自燃熄滅。盡管在本發(fā)明第一種和第二種技術(shù)方案中，通過依煤炭顆粒的粒度調(diào)整“璧上貫穿通氣孔”的大小和設(shè)置擋料板等方式來防止“通氣孔”堵塞，但在一些極端的情況下，“通氣孔”堵塞可能是無法避免的，這樣就會影響本發(fā)明的實施。為此，可通過吹氣裝置和排氣裝置、或吹氣管和排氣管操作互換來徹底解決這一問題，如圖7所示，通過閥和管道將吹氣裝置和排氣裝置、或吹氣管和排氣管連通起來，使吹氣裝置和排氣裝置、或吹氣管和排氣管定期進行互換，從而將沉積在“通氣孔”中堵塞“通氣孔”的煤炭顆粒和/或細粉用高壓冷卻吹掃氣體吹出“通氣孔”外。如圖7所示，在條件I中的吹氣裝置或吹氣管通過管道上閥的閉合會變?yōu)闂l件2中的排氣裝置或排氣管，同樣，在條件I中的排氣裝置或排氣管通過管道上閥的閉合會變?yōu)闂l件2中的吹氣裝置或吹氣管。需要說明的是:在煤炭堆場的最高溫度區(qū)域或自燃區(qū)域中，上述吹氣裝置和排氣裝置、或吹氣管和排氣管的數(shù)量可是單個，也可是多個，而更多的情況下是多個，例如，如圖6所示。相鄰排氣裝置或排氣管、或相鄰吹氣裝置或吹氣管的距離可為2 10米、例如2-8米、優(yōu)選為4-6米。特別地，為保證氧化氣體(例如氧氣)、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體被迅速、通暢地排出，吹氣管(吹氣裝置)和排氣管(排氣裝置)應(yīng)合理均勻?qū)ΨQ地排布，以使送入冷卻吹掃氣體的吹氣管(吹氣裝置)和用于迅速排出氧化氣體(例如氧氣)、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體、以及冷卻吹掃氣體尾氣的排氣管(排氣裝置)間隔I 5米，優(yōu)選2-3米。由此可見，吹氣管(吹氣裝置)和排氣管(排氣裝置)的數(shù)量取決于煤炭堆場的最高溫度區(qū)域或自燃區(qū)域的大小，以100平方米的區(qū)域為例，可植入或安裝9 16根吹氣管(吹氣裝置)和9 16根排氣管(排氣裝置)。顯然，上述吹氣管(吹氣裝置)和排氣管(排氣裝置)并非必須成對設(shè)置或交錯排布，吹氣管(吹氣裝置)的數(shù)量也可以少于或多于排氣管(排氣裝置)的數(shù)量，只要保證氧化氣體和少量低溫?fù)]發(fā)分氣體以及冷卻吹掃氣體尾氣能迅速且通暢地被排除或逸出即可。上述吹氣管(吹氣裝置)和/或排氣管(排氣裝置)可以是單獨的一節(jié)，也可以是多節(jié)，在多節(jié)的情況下，可通過螺紋、螺扣、銷、卡等固定機構(gòu)將它們串聯(lián)起來，這樣做的好處是它的高度是可以調(diào)整的，其在處理不同高度的煤炭堆場或不同高度的自燃區(qū)域時使用會更加靈活和方便。在上述防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)中，所使用的冷卻吹掃氣體也可含有一定比例水、例如1-30重量％的水，所述水經(jīng)常規(guī)霧化裝置、例如文丘里霧化器霧化后，與冷卻吹掃氣體一起形成氣-液二相混和物，經(jīng)上述吹氣管或吹氣裝置被注入到煤堆的最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中，這樣，在氣-液雙重傳熱的情況下，高溫煤炭顆?；蜃匀济禾款w粒能被更加迅速地降溫。當(dāng)然，在上述防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)使用時，上述冷卻吹掃氣體和水也可交替地注入到煤堆的最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中，這樣，水不是從煤堆表面滲入，而是直接抵達煤堆的最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域。實施例

實施例1本實施例選用經(jīng)干燥處理溫度為55°C的褐煤作為煤堆原料，平均粒徑在35mm左右，其工業(yè)分析見表1。表權(quán)利要求
1.一種防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)，包括: 至少一個吹氣管，用于使冷卻吹掃氣體進入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中以對其中煤炭進行冷卻；和 至少一個排氣管，用于從煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中強制排出氧化氣體、低溫?fù)]發(fā)分氣體和/或冷卻吹掃氣體尾氣， 其中，所述吹氣管和排氣管是內(nèi)部中空的螺旋鉆桿，在所述內(nèi)部中空的螺旋鉆桿的璧上和/或葉片上均勻地或不均勻地分布著多個貫穿通氣孔。
2.一種防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的系統(tǒng)，包括: 至少一個吹氣裝置，用于使冷卻吹掃氣體進入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中以對其中煤炭進行冷卻； 至少一個排氣裝置，用于從煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中強制排出氧化氣體、低溫?fù)]發(fā)分氣體和/或冷卻吹掃氣體尾氣；和 與所述吹氣裝置和排氣裝置相對應(yīng)的中空螺旋鉆桿保護外套，用于使所述吹氣裝置和排氣裝置在植入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中時不受損壞， 其中，所述吹氣裝置和/或排氣裝置包括: 底端密封的桶； 至少一個位于所述桶的壁上的貫穿通道，用于使冷卻吹掃氣體、氧化氣體、和/或低溫?fù)]發(fā)分氣體穿過所述通道由所述桶內(nèi)部進入桶的外部或由所述桶外部進入桶的內(nèi)部； 至少一個位于所述貫穿通道上方并被安裝在所述桶的壁外表面上的擋料板，用于阻止煤炭顆粒進入上述桶的內(nèi)部，其中所述擋料板的垂直投影面覆蓋上述貫穿通道； 位于桶壁上部或頂部的冷卻吹掃氣體入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述桶壁的底端為錐形，以便于使所述吹氣裝置和/或排氣裝置快速植入煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述擋料板的垂直橫截面形狀為由兩條直線的端點交叉形成的角，其中一條直線為垂直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述冷卻吹掃氣體為空氣、C02、N2和/或惰性氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述冷卻吹掃氣體含有1-30重量％的水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述冷卻吹掃氣體定期間斷地被水取代。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管或吹氣裝置與壓力大于I個大氣壓的壓氣機相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述排氣管或排氣裝置與壓力小于I個大氣壓的引風(fēng)機相連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管與排氣管內(nèi)部之間或吹氣裝置與排氣裝置內(nèi)部之間形成1-5個大氣壓的壓差。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管與排氣管內(nèi)部之間或吹氣裝置與排氣裝置內(nèi)部之間進一步形成2-3個大氣壓的壓差。
12.根據(jù)權(quán)利要求2-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述中空螺旋鉆桿保護外套在所述吹氣裝置和排氣裝置植入所述煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中后從所述煤堆最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中取出。
13.根據(jù)權(quán)利要求2-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述中空螺旋鉆桿保護外套與所述吹氣裝置和排氣裝置通過螺紋、螺扣、銷、卡等機構(gòu)固定。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，相鄰的所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置間隔1-5米。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置定期進行操作互換。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管或吹氣裝置的數(shù)量少于或多于所述排氣管或排氣裝置的數(shù)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何之一所述的系統(tǒng)，其中，所述吹氣管和排氣管或吹氣裝置和排氣裝置是一節(jié)或多節(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述多節(jié)吹氣管和排氣管或多節(jié)吹氣裝置和排氣裝置通過螺紋、螺扣、銷、卡等固定機構(gòu)被串聯(lián)起來。
19.根據(jù)權(quán)利要求1_4、6、11、18任何之一所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包括自動測溫裝置，以對所述煤堆最高溫度區(qū)域進行定位。
20.一種用前述權(quán)利要求1-19任何之一所述的系統(tǒng)防止煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅的方法，其依次包括以下步驟: (1)確定煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域； (2)將前述權(quán)利要求1-19任何之一所述的系統(tǒng)植入所述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中，隨后將所述中空螺旋鉆桿保護外套從所述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中取出； (3)向所述吹氣管或吹氣裝置中強力注入所述冷卻吹掃氣體，以使所述吹掃氣體將煤炭顆?？障吨械闹辽僖徊糠盅趸瘹怏w和低溫?fù)]發(fā)分氣體吹掃至所述排氣管或吹氣裝置內(nèi)部空間中并被排除系統(tǒng)之外，同時冷卻吹掃氣體快速冷卻上述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中的煤炭顆粒； (4)使上述煤炭最高溫度區(qū)域或已自燃區(qū)域中的煤炭溫度降低至引發(fā)自燃的溫度或自燃溫度以下。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述冷卻吹掃氣體含有1-30重量％的水。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，還包括向所述吹氣管或吹氣裝置中交替注入所述冷卻吹掃氣體和水。
全文摘要
本發(fā)明首次提出在煤炭堆場的溫度最高區(qū)域或已自燃區(qū)域植入或設(shè)置低溫冷卻吹掃氣體、例如空氣、CO2、N2和/或惰性氣體的吹氣裝置和強制排出殘存在煤炭堆場內(nèi)部空間中導(dǎo)致煤炭自燃的氧化氣體、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體和冷卻吹掃氣體尾氣的排氣裝置。上述吹氣裝置和排氣裝置可迅速使高溫煤炭或自燃煤炭降溫，同時快速排出導(dǎo)致自燃的氧化氣體、少量低溫?fù)]發(fā)分氣體，進而預(yù)防煤炭自燃或使煤炭自燃熄滅。
文檔編號A62C3/06GK103111030SQ20131000272
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者苗強, 羅明生, 郭治 申請人:神華集團有限責(zé)任公司, 北京低碳清潔能源研究所