一种基于液气相变的煤堆降温装置的制作方法

1.本实用新型实施例涉及煤炭降温设备领域，特别是涉及一种基于液气相变的煤堆降温装置。


背景技术：

2.煤炭从开采到出售、从购买到使用均存在一个周期，在此期间需要将煤炭存储起来。从开采到出售的环节，通常需要长期存储大量的煤炭。从购买到使用环节,例如燃煤电厂也经常会长时间贮存大量煤炭。一般来说，存储煤炭都采用密封的煤棚来存储。
3.常规的储煤棚大量存储煤炭时，由于煤炭长期堆积会使得煤炭表面与空气中的氧气充分接触，煤炭中的氢元素、碳元素以及硫元素与氧气发生氧化反应，生成co和ch4等烷烃物质，煤炭表面分解与碎裂，并放出热量，同时形成新的表面，新表面又再次氧化，如此反复循环。释放出的热量会引起煤堆内部温度逐渐升高，随着温度升高煤的氧化会越来越快，从而释放出更多热量以及可燃质。当可燃质以及热量达到一定程度后将会发生自燃现象。一般在不采取措施的情况下煤炭存储一到四个月左右就会发生自燃。
4.通常，为了降低煤炭自燃风险，需要人工定期检测煤堆内部的温度并进行记录，对于温度过高需要采取一些措施，例如，采用水喷淋降温带走热量，或将煤堆内部的温度高的煤炭翻到外部来防止热量聚集。但是，水喷淋降温是防止煤堆自燃的下策，如果喷水量不足可能起到适得其反的作用，例如煤炭中的硫氧化后形成氧化硫，氧化硫遇水酸化生成硫酸又会产生大量的热，同时又加快了氧化的过程，尤其是对于已经发生自燃的煤堆不能用水喷淋。另外翻动煤堆费时费力，以上措施并不能从根本上解决问题。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种基于液气相变的煤堆降温装置，旨在解决煤炭存放时容易出现发热甚至自燃的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于液气相变的煤堆降温装置，包括：
7.气化器，位于煤堆的一侧；所述气化器用于将液态的降温介质气化；
8.送气管道，对应所述煤堆设置，所述送气管道与所述气化器连通，所述送气管道设有送气孔，所述送气管道内的气态的所述降温介质经所述送气孔逸出并进入所述煤堆内部，以对所述煤堆进行降温；
9.储液容器，所述储液容器可以移动设置，所述储液容器与所述气化器可分离连接。
10.可选的，地面设置有安装槽，所述送气管道铺设于所述安装槽内；
11.所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括填充件，所述填充件设置于所述安装槽内，所述填充件盖设所述送气管道，所述填充件具有可供所述降温介质穿过的缝隙。
12.可选的，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括透气罩，所述透气罩位于所述安装槽内，所述透气罩罩设于所述送气管道。
13.可选的，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括支撑件，所述支撑件设置于所述安装槽的底部，所述透气罩盖设于所述支撑件上，所述支撑件和所述透气罩共同围合形成收容腔，所述送气管道收容于所述收容腔内；所述支撑件与所述送气管道接触，以支撑所述送气管道。
14.可选的，所述送气管道设有多个，多个所述送气管道间隔设置；所述气化器设有一个，各所述送气管道均与所述气化器连通。
15.可选的，所述送气管道设有多个，多个所述送气管道间隔设置，多个所述送气管道组成多个管道组，各所述管道组至少具有两条所述送气管道；所述气化器设有多个且所述气化器的个数与所述管道组的个数相等，所述气化器与所述管道组一一对应设置，所述气化器与对应的所述管道组连通。
16.可选的，所述降温介质为二氧化碳。
17.可选的，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括煤棚，所述煤棚设于所述煤堆的上方以遮盖所述煤堆。
18.可选的，所述煤棚为气膜煤棚。
19.本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型中基于液气相变的煤堆降温装置包括气化器和送气管道，气化器用于将液态的降温介质转化成气态的降温介质。气化器设置在煤堆的一侧，气化器与煤堆间隔设置。送气管道对应煤堆设置。送气管道与气化器连通，因此，经气化器气化的降温介质可进入送气管道内。送气管道设有送气孔，送气管道内的降温介质经送气孔向外逸出，逸出后的降温介质进入煤堆内部。由于气化后的降温介质具有较高的压力和较低的温度，经送气孔逸出后降温介质的压力下降从而进一步降低温度，因此，进入煤堆内部的降温介质会吸收大量的热，以实现给煤堆降温。经过降温后的煤堆的温度相对较低，发生自燃的概率显著降低。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
21.图1是本实用新型一实施例中基于液气相变的煤堆降温装置的剖视图；
22.图2是本实用新型一实施例中基于液气相变的煤堆降温装置的送气管道的剖视图；
23.图3是本实用新型一实施例中基于液气相变的煤堆降温装置的结构示意图；
24.图4是本实用新型另一实施例中基于液气相变的煤堆降温装置的结构示意图；
25.图5是本实用新型一实施例中基于液气相变的煤堆降温装置的局部结构示意图。
26.附图标记说明：
27.100、基于液气相变的煤堆降温装置；1、气化器；2、送气管道；21、送气孔；22、管道组；3、填充件；4、支撑件；5、透气罩；6、煤棚；200、地面；201、安装槽；300、煤堆；400、储液容器。
具体实施方式
28.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
29.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.请参阅图1和图3，本实用新型提供了一种基于液气相变的煤堆降温装置100，基于液气相变的煤堆降温装置100用于给煤堆300降温，其中，煤堆300放置在地面200，放置煤堆300的地面200包括但不限于室外地面200、室内地面200。
31.基于液气相变的煤堆降温装置100包括气化器1、送气管道2和储液容器400。气化器1用于将液态的降温介质转化成气态的降温介质，气化器1的具体结构可参照相关技术。气化器1设置在煤堆300的一侧，气化器1与煤堆300间隔设置。
32.送气管道2对应煤堆300设置。送气管道2与气化器1连通，因此，经气化器1气化的降温介质可进入送气管道2内。送气管道2被煤堆300覆盖的部分设有送气孔21，送气管道2内的气态降温介质经送气孔21向外逸出，逸出后的气态降温介质进入煤堆300内部。由于气化后的降温介质具有较高的压力和较低的温度，经送气孔21逸出后降温介质的压力下降从而进一步降低温度，因此，进入煤堆300内部的气态降温介质会吸收大量的热，以实现给煤堆300降温。经过降温后的煤堆300的温度相对较低，发生自燃的概率显著降低。
33.储液容器400用于供应降温介质。气化器1与储液容器400连接，以接收储液容器400供应的降温介质。储液容器400可以移动设置，以便于储液容器400为多个不同位置的气化器1输送降温介质。储液容器400包括但不限于运输高压液态降温介质的罐车或存储高压液态降温介质的储罐等。其中，储液容器400与气化器1可分离连接，以便于储液容器400与不同的气化器1连接。
34.上述进入煤堆300内部的气态降温介质为不可燃气体，并且化学性质较为稳定，不与煤发生化学反应。上述进入煤堆300内部的降温介质的具体成分包括但不限于二氧化碳、氮气、稀有气体或混合气体等。
35.请参阅图2，在一些实施例中，送气孔21设置在送气管道2的下半周，可降低煤渣、粉尘等堵塞送气孔21的概率。其中，送气管道2的下半周为送气管道2的水平线s下方的区域。
36.请参阅图1和图5，在一些实施例中，煤堆300下方的地面200设置有安装槽201，送气管道2铺设在安装槽201内，可降低送气管道2被损坏的概率。
37.基于液气相变的煤堆降温装置100还包括填充件3，填充件3设置于安装槽201内，填充件3盖设于送气管道2，填充件3具有可供气态降温介质穿过的缝隙，即送气管道2内的降温介质经过送气孔21逸出后，经过上述缝隙进入到煤堆300内。
38.在本实施例中，填充件3的材质为煤矸石，煤矸石材质的填充件3疏松多孔，以形成
上述供降温介质穿过的缝隙。
39.请参阅图5，在一些实施例中，基于液气相变的煤堆降温装置100还包括透气罩5，透气罩5大致呈弧形，透气罩5位于安装槽201内，透气罩5罩设于送气管道2，以避免送气管道2受压损坏。
40.请参阅图5，在一些实施例中，基于液气相变的煤堆降温装置100还包括支撑件4，支撑件4铺设在安装槽201的槽底，透气罩5盖设于支撑件4上，透气罩5的上方为填充件3。透气罩5和支撑件4共同围合形成收容腔，送气管道2收容于收容腔内。支撑件4与送气管道2接触，以支撑送气管道2，以避免送气管道2塌陷。支撑件4具有较高的硬度，支撑件4的材质较佳为混凝土、金属等。
41.在本实施例中，透气罩5为金属网笼结构，使得透气罩5可供气态降温介质穿过。上述填充件3的材质包括但不限于煤矸石。
42.综上所述，在煤场的地面200上开设有安装槽201，支撑件4铺设在安装槽201的槽底，透气罩5盖设于支撑件4上，透气罩5和支撑件4共同围合形成收容腔，送气管道2收容于收容腔内，透气罩5的上方铺设有填充件3。
43.请参阅图5，在一些实施例中，图5中的x轴所示方向为水平方向，沿水平方向，透气罩5的两端均未超出支撑件4的两端，因此，支撑件4可为透气罩5提供稳定的支撑，以提高透气罩5的稳定性。
44.请参阅图3，在一些实施例中，送气管道2设有多个，多个送气管道2间隔设置。对应地，气化器1设有一个，各送气管道2均与气化器1连通。
45.请参阅图4，在一些实施例中，送气管道2设有多个，多个送气管道2间隔设置，多个送气管道2被分成多个管道组22，每个管道组22至少具有两条送气管道2。对应地，气化器1设有多个且气化器1的个数与管道组22的个数相等，气化器1与管道组22一一对应设置，气化器1与对应的管道组22连通。
46.在一些实施例中，送气管道2设有多个，多个送气管道2间隔设置，多个送气管道2被分成多个管道组22，每个管道组22至少具有两条送气管道2。对应地，气化器1设有一个，每个管道组22均与气化器1连通，气化器1与每个管道组22之间均设置有一个阀门(图未示出),气化器1通过阀门控制将降温介质输送到哪一组管道组22。
47.在一些实施例中，管道组22与煤堆300一一对应设置。
48.在一些实施例中，一个煤堆300设置多个管道组22，多个管道组22设置在煤堆300的不同位置。以图4为例，图4中共有三个管道组22，每个管道组22均有三条送气管道2，气化器1设有三个，每个管道组22均配置有一个气化器1。每个气化器1与对应的管道组22的各个送气管道2连通。
49.请参阅图1，在一些实施例中，基于液气相变的煤堆降温装置100还包括温度传感器组(图未示)，温度传感器组包括红外温度传感器和/或插杆式温度监测仪。图1中的x轴为水平方向，y轴为竖直方向，沿竖直方向红外温度传感器设置在煤堆300的上方，即红外温度传感器与煤堆的顶部具有间隔。由于煤堆300发热时会向外辐射热量，因此，设置在煤堆300上方的红外温度传感器可以检测出煤堆300的温度。当煤堆300的温度高于温度阈值时，启动基于液气相变的煤堆降温装置100给煤堆300降温。
50.由于红外温度传感器设置在煤堆300外，因此，当红外温度传感器检测到煤堆300
的温度未超过阈值时，煤堆300内部可能已经发生了自燃现象。因此，在一些实施例中，煤堆300内还设置有插杆式温度监测仪，插杆式温度监测仪插入煤堆300内，以精准检测煤堆300内的温度。由于距离煤堆300表面1至4米深度为煤堆300内部温度最高的区域，因此，插杆式温度监测仪插入煤堆300的深度为1至4米，以精准检测煤堆300的高温区域的温度。换而言之，无论从图1中的任何方向，插杆式温度监测仪从煤堆300的表面插入1至4米即可。
51.在一些实施例中，降温介质为二氧化碳，向煤堆300内通入低温高压二氧化碳不仅能给煤堆300降温，同时，滞留在煤堆300内的二氧化碳可以降低煤与氧气的接触面积，进而降低煤炭氧化的速度，可阻止煤炭继续氧化发热。
52.请参阅图1，在一些实施例中，基于液气相变的煤堆降温装置100还包括煤棚6，煤棚6设于煤堆300的上方以遮盖煤堆300。煤堆300的顶部与煤棚6之间具有预设距离，该预设距离取决于煤棚6的跨度以及煤棚6内设备的工作高度，煤棚6的高度在其跨度的三分之一到二分之一之间。煤堆300的上方设置煤棚6可避免煤炭被风吹走污染环境，同时还可减少煤炭的浪费。
53.在一些实施例中，煤棚6为气膜煤棚，气膜煤棚是指用气膜建筑制作的煤棚6，气膜建筑指的是用特殊的建筑膜材做外壳，配备一套智能化的机电设备在气膜建筑内部提供空气的正压，把建筑主体支撑起来的一种建筑结构系统。气膜煤棚通常无梁无柱，结构简单，自身重量较轻，可便于安装和拆卸。
54.在一些实施例中，气化器1位于煤棚6外(图未示出)。
55.基于液气相变的煤堆降温装置100使用的方法包括但不限于：
56.方法一、每隔一段时间连接气化器1和储液容器400，将降温介质送入气化器1内，使降温介质变成低温高压的气态降温介质，通过送气管道2将低温高压的降温介质输送到煤堆300内，以对煤堆300降温。滞留在煤堆300内的降温介质可降低煤炭与氧气的接触面积，可阻止煤炭进一步氧化。当通入煤堆300的降温介质达到一定量时，此时停止释放降温介质，并切断气化器1与储液容器400的连接。每隔一段时间向煤堆300内通入一定量的降温介质，通气时间间隔可以一周或一个月，通气时间间隔和通气量以煤堆300的大小为依据。
57.方法二、当具有多个管道组22和多个气化器1时，分时分别将储液容器400和每个气化器1连接，以对煤堆300的各个区域依次降温。气化器1输出低温高压的气态降温介质，通过送气管道2将低温高压的气态降温介质输送到煤堆300内，以对煤堆300降温。滞留在煤堆300内的降温介质可降低煤炭与氧气的接触面积，可阻止煤炭进一步氧化。当通入煤堆300的降温介质达到一定量时，此时停止释放降温介质，并切断气化器1与储液容器400的连接。每隔一段时间向煤堆300内通入一定量的降温介质，通气时间间隔可以一周或一个月，通气时间间隔和通气量以煤堆300的大小为依据。
58.方法三、当具有多个管道组22和多个气化器1时，可根据实际需要，包括但不限于间隔时间或温度传感器组监测的煤堆300温度等，将储液容器400与需要降温的煤堆300所对应的气化器1连通，以实现各煤堆300的各个位置降温。气化器1输出低温高压的气态降温介质，通过送气管道2将低温高压的气态降温介质输送到煤堆300内，以对煤堆300降温。滞留在煤堆300内的降温介质可降低煤炭与氧气的接触面积，可阻止煤炭进一步氧化。当通入煤堆300的降温介质达到一定量时，此时停止释放降温介质，并断开储液容器400与气化器1的连通。
59.综上所述，基于液气相变的煤堆降温装置100包括气化器1、送气管道2和储液容器400。气化器1与储液容器400连接，以接收储液容器400供应的降温介质。气化器1用于将液态的降温介质转化成气态的降温介质。气化器1设置在煤堆300的一侧，气化器1与煤堆300间隔设置。送气管道2设置在地面200的下方且对应煤堆300设置。送气管道2与气化器1连通，因此，经气化器1气化的降温介质可进入送气管道2内。送气管道2设有送气孔21，送气管道2内的气态降温介质经送气孔21向外逸出，逸出后的降温介质进入煤堆300内部。由于气化后的降温介质具有较高的压力和较低的温度，经送气孔21逸出后降温介质的压力下降从而进一步降低温度，因此，进入煤堆300内部的气态降温介质会吸收大量的热，以实现给煤堆300降温。经过降温后的煤堆300的温度相对较低，发生自燃的概率显著降低。
60.需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，包括：气化器，位于煤堆的一侧；所述气化器用于将液态的降温介质气化；送气管道，对应所述煤堆设置，所述送气管道与所述气化器连通，所述送气管道设有送气孔，所述送气管道内的气态的所述降温介质经所述送气孔逸出并进入所述煤堆内部，以对所述煤堆进行降温；储液容器，所述储液容器可以移动设置，所述储液容器与所述气化器可分离连接。2.根据权利要求1所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，地面设置有安装槽，所述送气管道铺设于所述安装槽内；所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括填充件，所述填充件设置于所述安装槽内，所述填充件盖设所述送气管道，所述填充件具有可供所述降温介质穿过的缝隙。3.根据权利要求2所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括透气罩，所述透气罩位于所述安装槽内，所述透气罩罩设于所述送气管道。4.根据权利要求3所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括支撑件，所述支撑件设置于所述安装槽的底部，所述透气罩盖设于所述支撑件上，所述支撑件和所述透气罩共同围合形成收容腔，所述送气管道收容于所述收容腔内；所述支撑件与所述送气管道接触，以支撑所述送气管道。5.根据权利要求1所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述送气管道设有多个，多个所述送气管道间隔设置；所述气化器设有一个，各所述送气管道均与所述气化器连通。6.根据权利要求1所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述送气管道设有多个，多个所述送气管道间隔设置，多个所述送气管道组成多个管道组，各所述管道组至少具有两条所述送气管道，各所述管道组均与所述气化器连通。7.根据权利要求1-6任一项所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述降温介质为二氧化碳。8.根据权利要求1-6任一项所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述基于液气相变的煤堆降温装置还包括煤棚，所述煤棚设于所述煤堆的上方以遮盖所述煤堆。9.根据权利要求8所述的基于液气相变的煤堆降温装置，其特征在于，所述煤棚为气膜煤棚。

技术总结
本实用新型实施例涉及煤炭降温设备技术领域,尤其公开了一种基于液气相变的煤堆降温装置。基于液气相变的煤堆降温装置包括：气化器，位于煤堆的一侧，所述煤堆放置在地面上；送气管道，设置于所述地面下方且对应所述煤堆设置，所述送气管道与所述气化器连通，所述送气管道设有送气孔，送气管道内的降温介质经送气孔向外逸出，逸出后的降温介质进入煤堆内部；储液容器，储液容器可以移动设置，储液容器与气化器可分离连接。由于气化后的降温介质具有较高的压力和较低的温度，经送气孔逸出后降温介质的压力下降从而进一步降低温度，因此，进入煤堆内部的降温介质会吸收大量的热，以实现给煤堆降温。经过降温后的煤堆的温度相对较低，发生自燃的概率显著降低。发生自燃的概率显著降低。发生自燃的概率显著降低。


技术研发人员：萧龙 杨锋 梁宇 汤志鑫
受保护的技术使用者：深圳市博德维环境技术股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/23