УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИНЕРТНОЙ ПЕНОПУЛЬПЫ Российский патент 1997 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения эндогенных пожаров, возникших в угольных шахтах.

Известно устройство для вспенивания глинистой пульпы, включающее транспортный трубопровод, электор с гильзой, калиброванным выходным отверстием и диспергатором потока, установленным на выходе из колиброванного отверстия гильзы, патрубки и трубопроводы подачи реагентов (авт.св. СССР N 951898, кл. E 21 F 5/00, 1980).

Недостатком устройства является отсутствие в его конструкции активного диспергатора смешивания реагентов вспенивания, вследствии чего при определенном режиме нагнетания вспененной пульпы в аварийный участок имеют место проскоки газовой фазы (воздуха, азота), не связанные пузырьками пенопульпы, что нарушает целесообразность пенного потока не только в пенопроводе, но и в выработанном пространстве, куда нагнетается пена в целях создания пенной завесы на пути движения пожарных газов или для пожаротушения. Кроме того, перфорация конуса быстро забивается твердыми включениями глины, а нарушение структуры пенного потока в трубопроводе влечет за собой неравномерность его движения, что приводит к быстрому разрушению структуры пенопульпы.

Целью изобретения является повышение кратности и качества пенопульпы за счет интенсификации процесса смешивания компонентов пенообразующей смеси.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения инертной пенопульпы, включающем эжектор с патрубками и трубопроводом подачи реагентов, гильзу с калиброванным отверстием на гильзе диспергатор, потрубок подвода раствора пенообразования установлен тангенциально к зоне разрежения эжектора, а трубопровод для подачи газов фазы снабжен по меньшей мере двумя байпасами. При этом диспергатор выполнен в виде распылителя с веерно расположенными отверстиями, ориентированными поперек направления движения пенопульпы. Кроме того, выходные каналы байпасов выполнены щелевидными с выходом в зону разрежения эжектора и размещены со смещением по высоте относительно друг друга.

Отличительная особенность выходных каналов байпаса они выполнены щелевыми (плоскоструйными) диаметрально расположенными и со смещением их по высоте относительно друг друга. Предложенная совокупоность отличительных признаков (газожидкостный эжектор, последовательность техпроцесса получения пенопульпы, конструкция сопел, их размещение и направленность и др.), позволяет: обеспечить улучшение режима пенообразования за счет двух этапности процесса, регулировать кратность пенопульпы за счет регулирования процесса подачи газовой фазы через байпасы, исключить засорение перфорации диспергатора за счет изменения назначения эжектора в процессе пенообразования.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для получения пенопульпы в продольном разрезе; на фиг.2 технологическая схема применения устройства.

Устройство содержит газожидкостный эжектор 1, гильзу 2 с калиброванным отверстием 3, байпасы 4 и 5, патрубок 6 подачи раствора пенообразователя с соединительной головкой 7 и выходным отверстием 8, установленным тангенциально к зоне разрежения 9 эжектора 1. Диспергатор газа выполнен в виде распылителя 10 с веерно расположенными отверстиями 11, ориентированными поперек направления движения пенопульпы и предназначенными для рассредоточения сжатого газа по сечению скважины. Байпасы 4 и 5 расположены диаметрально и имеют краны регулирования 12 и 13 и щелевые ( плоскоструйные ) каналы 14 и 15 выполненные с выходом в зону разрежения 9. При этом они размещены со смещением по высоте относительно друг друга. Эжектор 1 имеет фланцы 16 и 17 для соединения соответственно с обсадной трубой 18 и с источником подачи газовой фазы. Технологическая схема применения устройства включает насос 19, трубопровод 20, автоматический дозатор 21 пенообразователя, трубопровод 23 раствора пенообразователя, трубопровод 24 подачи газовой фазы и газификатор 25 азота.

Устройство для получения инертной пенопульпы работает следующим образом.

Эжектор 1 посредством фланца 16 устанавливают на обсадную трубу 18 скважины, пробуренной с поверхности в аварийный участок отработанной части пласта. К фланцу 17 подключают трубопровод 24 подачи газа из газификатора 25. Трубопровод 23 посредством соединительной головки подсоединяют к патрубку 6. Приготовленную в карьере (не показан) глинистую пульпу насосом 19 подают по трубопроводам 20 и 23 в патрубок 6.

При этом в автоматическом дозаторе 21 в поток пульпы внедряется пенообразователь, поступающий из емкости 22. Одновременно через трубопровод 24 в эжектор 1 подают сжатый газообразный азот из газификатора 25, в качестве которого может быть использован, например, автомобильный газификатор азота криогенного газификационного комплекса " КРИОКАГ ". Глинистая пульпа в смеси с пенообразователем, соотношение которых дозируется автоматическим дозатором 21, через отверстие 8 тангенциально встроенного патрубка 6, втекает в зону разрежения 9 и образует центробежный поток на внутренней цилиндрической части эжектора 1. Одновременно обеспечивают распределение газового потока, подаваемого через трубопровод 24 от газификатора 23. При этом основную часть газа направляют через калибровочное отверстие 3 гильзы 2 на распылитель 10, а меньшую через байпасы 4 и 6 в щелевые плоскоструйные каналы 14 и 15, смещение которых по высоте позволяет обеспечить последовательное насыщение жидкой фазы инертным газом. При этом происходит активное диспергирование потоков с получением инертной пенопульпы низкой кратности. Вспенивание пенопульпы до величин средней кратности (К100) происходит в зоне действия распылителя 10 с веерно расположенными отверстиями 11. Здесь, за счет веернонаправленных струй газового потока, происходит активное дробление пузырьков пены с их насыщением газообразным азотом. При этом обеспечивается равнодисперсность структуры пенопульпы с повышением ее кратности, определяемой из выражения

где
V_п объем пены м³
V_ж объем пенообразующей жидкости, м³;
V_г объем газа, связанного в пене, м³.

На пульпопроводах большой протяженности в целях уменьшения сопротивления подачи газового потока краны 12 и 13 на байпасах 4 и 5 частично перекрывают. В этом случае перераспределение потока пенопульпы достигается в процессе его турбулентного движения по магистральному пульпопроводу. При необходимости на больших длинах пульпопровода в стыках труб устанавливаются известные в практике механические стабилизаторы структуры пенопульпы.

Использование данного изобретения для интенсификации процесса смешивания реагентов для получения инертной пенопульпы обеспечивает по сравнению с существующими устройствами возможность повышения эффективности объемной обработки аварийных участков выработанного пространства угольных пластов за счет повышения надежности получения высокократной пенопульпы, возможности регулирования процессом ее нагнетания.

Использование: изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для предупреждения и тушения эндогенных пожаров, возникших в отработанных пространствах угольных пластов. Цель: повышение кратности и качества инертной пенопульпы за счет интенсификации процесса смешивания компонентов пенообразующей смеси. Сущность изобретения: устройство включает транспортный пульпопровод, эжектор с гильзой и байпасами, калиброванным выходным отверстием, установленным на нем распылителем газового потока, трубопроводы соответственно подачи реагентов - пульпы ( воды ) и инертного газа. При этом патрубок подвода жидкой фазы ( раствора пенообразователя ) выполнен в зону разрежения тангенциально, а канал подачи газа снабжен по крайней мере одним байпасом, при этом обводной его канал выполнен из конфузорной части эжектора в зону его разряжения, а на гильзе закреплен распылитель основного газового потока, причем выходные каналы обводных каналов байпасов выполнены плоскоструйными и со смещением по высоте относительно друг друга. Повышение эффективности профилактической объемной обработки выработанных пространств угольных пластов, обеспечивающей снижение эндогенной пожароопасности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для получения инертной пенопульпы, включающее эжектор с патрубками и трубопроводом подачи реагентов, гильзу с калиброванным отверстием и установленный на гильзе диспергатор потока, отличающееся тем, что патрубок подвода раствора пенообразователя установлен тангенциально к зоне разрежения эжектора, трубопровод для подачи газовой фазы снабжен по меньшей мере двумя байпасами, при этом диспергатор выполнен в виде распылителя с веерно расположенными отверстиями, ориентированными поперек направления движения пенопульпы. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходные каналы байпасов выполнены щелевидными с выходом в зону разрежения эжектора и размещены со смещением по высоте относительно друг друга.