Устройство для получения инертной пенопульпы

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2