本发明涉及一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置，属于封闭式煤仓安全保护技术领域。
背景技术：
随着我国社会经济的快速发展，煤炭的需求量也在日益增大。但是，煤炭的露天堆放不仅对周边的环境造成了巨大的污染，而且露天堆放风化和淋雨也加速了煤炭氧化，降低了煤质，对企业造成经济上的损失。采用封闭式煤仓进行储煤，不仅解决了环境保护的问题，而且具有占地小的优势，并且能够适应各种气候条件，减少了煤炭的损失，同时也符合国家对于环境保护日趋严格的政策。但是，封闭式煤仓作为一个相对封闭的容器，也带来了诸多安全方面的问题，由于煤具有释放甲烷等可燃气体，以及氧化放热自燃的特性，加上封闭式煤仓的封闭性及“风筒效应”，加剧了热量的积聚及煤的氧化。目前，封闭式煤仓常规的一些监测措施，如温度，可燃气体浓度等传感器很难及时准确的做出预报，往往是火灾已经发生到一定程度了，才能发出警报，延误了最佳的治理时机。并且封闭式煤仓在着火后的灭火也是十分困难的，因此，采用惰化系统提前对煤体进行惰化，预防自燃火灾的发生是十分有必要的。
目前对于封闭式煤仓的惰化主要采用水，在煤仓的顶部安装喷淋装置，操作简单，来源广泛，价格低廉。但是存在诸多问题，首先水喷入煤体后，在高温密闭的环境中会生成易燃易爆的水煤气，增大了安全隐患。另外喷入的水的量较少的时候，难以对煤体的内部进行惰化，并且水的量相对于原煤较少的时候，往往只能起到氧化作用，不能起到灭火作用。
另外一种惰化方式是向煤体中注入惰性气体，201220056247.1号实用新型专利提供了一种储煤筒仓惰化安全保护装置。该装置的缺点是：采用的多点式充气环、换气环均固定在煤仓壁面，虽然充气环上采用了测压装置，能够检测启动离煤层最近的换气环，但是，由于换气环的数量有限，间隔较大，换气环与煤层表面之间始终有间距，无法确定煤层的具体高度，也无法实现完全置换煤层表面释放的可燃气体；充气只是在煤体靠近壁面的位置进行充气，很难对煤体的内部进行惰化，整体惰化效果不理想；下部的锁气装置会吹起大量的煤尘，影响工作环境。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术存在封闭式煤仓内部惰化效果不理想的问题，提供一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置，包括煤仓主体，升降机，泄压防爆门，进料口，温度传感器，可燃气体传感器，烟雾传感器，导轨，移动式换气环路，固定式充气环路，惰性气体存储罐，阀门，减压装置，洁净水储存罐，加压装置，煤仓出口锁气装置，细水雾除尘降温装置，充气钢缆，激光测距传感器。
煤仓主体上部为中空的圆柱体结构，下部为倒截椎体结构；上部设有进料口，下部设有出料口；煤仓的顶部内侧设有温度传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器和激光测距传感器，用于监测煤仓内部的各种危险因素的实时数据，为是否采取惰化措施提供依据。煤仓的顶部外侧设有泄压防爆门；
四个升降机均匀固定于煤仓主体顶部，每个升降机包括电机和导轨，加强不锈钢波纹软管作为提升钢缆置于导轨内部；导轨为一侧开口的中空圆柱体；不锈钢波纹软管一端连接惰性气体注入管道，一端固定连接移动式充气环路；移动式充气环路为内部中空的圆环结构；圆环直径略小于煤仓的内径；圆环上开有四个进气口，进气口与升降机中的不锈钢波纹软管连通；圆环上分布有多个出气孔；
一个细水雾除尘降温装置安装在煤仓主体的出料口处；另一个细水雾除尘降温装置安装在煤仓主体内部靠近顶部的位置；
充气钢缆为倒锥形结构，锥端固定连接有三角锥型的配重；充气钢缆内部为橡胶软管，保证柔韧性，外部包有钢缆，保证了强度；充气钢缆表面带有大量的微孔；
导轨、移动式换气环路和固定式充气环路置于煤仓主体的内部；固定式充气环路位于煤仓主体的中下部；煤仓出口锁气装置位于煤仓主体的出料口处；
惰性气体存储罐通过输气管与减压装置连接，输气管上设置有阀门；惰性气体分别输送到移动式换气环路、固定式充气环路、煤仓出口锁气装置和充气钢缆。进而构成惰性气体充换气系统；
洁净水储存罐通过输水管与加压装置连接，输水管上设置有阀门；洁净水分别输送到两个细水雾除尘降温装置；
工作过程：
本发明提供一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置。在打开进料口，向煤仓中注入散煤的过程中，开启安装在煤仓主体内部靠近顶部的位置的细水雾除尘降温装置，减少煤尘向外扩散。在储煤的过程中，位于煤仓的顶部内侧的温度传感器、可燃气体传感器、烟雾传感器实时监测煤仓内部的温度变化、可燃气体成分和浓度变化、是否有烟雾生成等危险因素，当危险因素的监测值超过安全值时，会及时以声光报警的方式反馈给监控室人员；随后采取相应的措施，首先利用激光测距传感器测定煤仓内煤层的具体高度，开启相应的位于煤仓主体的中下部的固定式充气环路，从煤仓的壁面位置向煤层内部注入氮气；另外一部分从惰性气体存储罐通过减压装置调整到合适压力后输出的惰性气体，通过输气管进入充气钢缆，注入煤仓的中心位置；另外一部分惰性气体进入换气系统，首先通过输气管与升降机上的不锈钢波纹软管连接，不锈钢波纹软管穿过导轨，利用90°的空心钢管焊接到移动式换气环路，利用激光测距传感器测定煤仓内煤层的具体高度，调整移动式换气环路到贴近煤层表面的合适位置，通过移动式换气环路上大量的出气孔，惰性气体可以置换煤层表面释放出的可燃气体等气体，此时安装在煤仓主体内部靠近顶部的位置的细水雾除尘降温装置同样处于开启状态，减少煤尘外散。在煤仓下部出口打开放煤的过程中，打开煤仓出口锁气装置，利用高速惰性气体流在煤仓出口形成一道惰性气体幕墙，减少空气携带氧气进入煤仓内部，为了保证煤仓内部的气压的稳定，同时也利用固定式充气环路向煤仓内部注入惰性气体，同时开启安装在煤仓主体的出料口处的细水雾除尘降温装置，减少因锁气吹起的煤尘对工作环境的污染。在煤仓内发生火灾或者爆炸导致压力急剧上升超出煤仓承受范围时，煤仓的顶部外侧设有泄压防爆门能够主动打开，起到泄压保护煤仓主体的作用。
有益效果
1、本发明的封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置采用多种惰性气体的充入形式，包括壁面上的固定式充气环路和充气钢缆，能够有效地解决煤体内部惰化不均匀的问题；
2、本发明的封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置采用的移动式换气环路，能够精确的定位到煤层的高度，紧贴煤层的表面进行换气，有效解决因换气装置与煤层间有间距导致换气不彻底的问题，并且采用的激光测距传感器，更加准确、快速、高效；
3、本发明的封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置，在封闭式煤仓的出口和入口处加装了细水雾除尘降温装置，细水雾因其极小的粒径，有着极强的吸附能力，能有效解决煤尘污染的问题，同时不会像其他喷水装置一样加速煤体自燃，更加突出了封闭式煤仓的环保优势。
附图说明
图1为本发明封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置的示意图。
其中，1-煤仓主体，2-升降机，3-泄压防爆门，4-进料口，5-温度传感器，6-可燃气体传感器，7-烟雾传感器，8-导轨，9-移动式换气环路，10-固定式充气环路，11-惰性气体存储罐，12-阀门，13-减压装置，14-洁净水储存罐，15-加压装置，16-煤仓出口锁气装置，17-细水雾除尘降温装置，18-充气钢缆，19-激光测距传感器。
具体实施方案
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明公开一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置包括煤仓主体1，升降机2，泄压防爆门3，进料口4，温度传感器5，可燃气体传感器6，烟雾传感器7，导轨8，移动式换气环路9，固定式充气环路10，惰性气体存储罐11，阀门12，减压装置13，洁净水储存罐14，加压装置15，煤仓出口锁气装置16，细水雾除尘降温装置17，充气钢缆18，激光测距传感器19。
煤仓主体1为上部中空圆柱体形状、下部为倒圆锥形状的钢筋混凝土结构；上部设有进料口4，下部设有出料口；
升降机2上采用的不锈钢波纹软管作为提升钢缆，一方面保证了抗拉强度，另一方面也保证了气路的畅通；输气管首先与升降机2滚筒上的不锈钢波纹软管相连接，不锈钢波纹软管穿过一侧开口的中空圆柱体的导轨8，通过一个90°的空心弯管固定焊接到移动式换气环路9的进气口上；导轨8一方面对不锈钢波纹软管的运动进行了约束，另一方面也可以防止落煤损坏不锈钢波纹软管。
泄压防爆门3安装在煤仓主体的顶部的外侧，当煤仓内部因为燃烧或者爆炸气体压力急剧增加的时候，泄压防爆门会主动打开，起到泄压的作用，保护煤仓主体的安全；泄压防爆门3设有自启式和预启闭式两种形式的防爆门，预启闭式可以人为控制，在日常生产中，需要换气时人为开启；自启式是在突发危险状况，例如瓦斯爆炸时，能够自动开启的一种防爆装置。两种装置的目的均是保护煤仓主体结构的安全性。
温度传感器5具有灵敏度高，测温准确等特点；可燃气体传感器6能够监测多种不同可燃气体的浓度，安装在煤仓的顶部不同的位置，外接显示器输出气体浓度，并能计算显示出链烷比作为判断是否有发生气体爆炸的危险性；烟雾传感器7能够监测煤炭因热量积聚或煤炭与壁面摩擦导致的自燃产生烟雾的浓度；上述危险因素的监测数值均为是否采取惰化措施提供数据支持。
煤仓出口锁气装置16紧贴煤仓出口壁面安装，为内部中空、表面带有大量微孔的环形钢管；将高压惰性气体从微孔中喷出，在出口处形成一层惰性气体气幕，可以有效阻值外界氧气进入煤仓内部。
细水雾除尘降温装置17分别安装在煤仓的上部壁面和下部出口，通过细水雾的高效的吸附能力可以有效地降低煤尘的污染，特别是降低出口锁气装置吹起的煤尘对工作环境的影响；同时少量的细水雾喷洒在煤仓的内部，在起到降温作用的同时也不会出现加速煤体自燃的现象。
充气钢缆18为内部为橡胶软管，保证柔韧性，外部包有钢缆，保证了强度，不会因为落煤而造成损坏，同时表面带有大量的微孔用于充气；充气钢缆能够有效解决煤体内部靠近中心位置的惰化问题；同时钢缆的直径是从上至下逐渐减小的倒锥形结构，下部有三角锥型的配重结构，此结构能够保证钢缆的位置始终朝下，不会因散煤的加入导致钢缆异位，造成充气不均匀。
在具体实施的过程中，本发明提供的封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置，在使煤仓的温度，可燃气体的浓度，烟气的浓度下降同样的数值时，所需的时间要明显小于原有的煤仓惰化装置，并且通过煤仓中心位置的温度传感器可以检测到在同样的条件下，中心位置的温度明显降低，说明中心位置的惰化效果远好于原有的煤仓惰化装置；经过加装细水雾除尘降温装置17，可以直观地感受到，煤仓进出口处煤尘的污染有了较大的改善。
工作过程：
本发明提供一种封闭式煤仓全方位惰化安全保护装置。在打开进料口4，向煤仓中注入散煤的过程中，开启安装在煤仓主体1内部靠近顶部的位置的细水雾除尘降温装置17，减少煤尘向外扩散。在储煤的过程中，位于煤仓的顶部内侧的温度传感器5、可燃气体传感器6、烟雾传感器7实时监测煤仓内部的温度变化、可燃气体成分和浓度变化、是否有烟雾生成等危险因素，当危险因素的监测值超过安全值时，会及时以声光报警的方式反馈给监控室人员；随后采取相应的措施，首先利用激光测距传感器19测定煤仓内煤层的具体高度，开启相应的位于煤仓主体1的中下部的固定式充气环路10，从煤仓的壁面位置向煤层内部注入氮气；另外一部分从惰性气体存储罐11通过减压装置13调整到合适压力后输出的惰性气体，通过输气管进入充气钢缆18，向煤仓的中心位置注入惰性气体；另外一部分惰性气体进入换气系统，首先通过输气管与升降机2上的不锈钢波纹软管连接，不锈钢波纹软管穿过导轨8，利用90°的空心钢管焊接到移动式换气环路9，利用激光测距传感器19测定煤仓内煤层的具体高度，调整移动式换气环路9到贴近煤层表面的合适位置，通过移动式换气环路9上大量的出气孔，惰性气体可以置换煤层表面释放出的可燃气体等气体，此时安装在煤仓主体1内部靠近顶部的位置的细水雾除尘降温装置17同样处于开启状态，减少煤尘外散。在煤仓下部出口打开放煤的过程中，打开煤仓出口锁气装置16，利用高速惰性气体流在煤仓出口形成一道惰性气体幕墙，减少空气携带氧气进入煤仓内部，为了保证煤仓内部的气压的稳定，同时也利用固定式充气环路10向煤仓内部注入惰性气体，同时开启安装在煤仓主体1的出料口处的细水雾除尘降温装置17，减少因锁气吹起的煤尘对工作环境的污染。在煤仓内发生火灾或者爆炸导致压力急剧上升超出煤仓承受范围时，煤仓的顶部外侧设有泄压防爆门3能够主动打开，起到泄压保护煤仓主体的作用。