本文關(guān)鍵詞：惰性介質(zhì)的防滅火效果研究

  更多相關(guān)文章： 惰氣 活化能 熱分析 特征溫度點 臨界氧濃度

【摘要】：礦井火災嚴重威脅煤礦的安全生產(chǎn)。灌注惰性介質(zhì)是目前廣泛應用的防滅火技術(shù)之一。但是,在采用注惰防滅火技術(shù)的實踐中,火區(qū)內(nèi)CO等防滅火指標氣體很難穩(wěn)定在安全水平以下,且封閉火區(qū)啟封后易復燃,惰性防滅火介質(zhì)的性能越來越受到質(zhì)疑,需要采用合理的指標對惰性介質(zhì)的防滅火性能做出科學的評價。本文采用理論分析、實驗室實驗、案例分析的綜合研究方法,系統(tǒng)地研究了惰性介質(zhì)的防滅火效果,主要結(jié)論如下:理論分析了液態(tài)惰性介質(zhì)的降溫性能。采用液態(tài)惰性介質(zhì)直注式防滅火工藝時,液態(tài)惰性介質(zhì)溫度極低,其產(chǎn)生的冷縮應力極易損壞輸送管路,甚至爆管;同時,液態(tài)惰性介質(zhì)在長距離輸送過程中已經(jīng)大量汽化,實際上是低溫氣態(tài)惰性介質(zhì)在采空區(qū)中的擴散。1kg冷態(tài)二氧化碳氣體(-20℃)與1kg低溫冷態(tài)N2氣體(-196℃)上升到常溫(25℃)時,分別吸收24k J與229k J的熱量,吸熱降溫性能極其有限。并且從灌注口向周圍擴散的過程中,氣態(tài)介質(zhì)溫度迅速升高,抵達火區(qū)前就會失去降溫能力,對高溫區(qū)域的冷卻降溫作用小,其作用主要體現(xiàn)在對火區(qū)的惰化抑爆。研究了氣態(tài)惰性介質(zhì)的防火性能。本文通過采用高精度微量熱儀C80測試煤在140℃、145℃及150℃恒溫氧化過程中的產(chǎn)熱,精確的求解了煤恒溫氧化過程中的反應機理函數(shù)及動力學特性參數(shù)的變化規(guī)律。研究表明:隨著氧濃度的降低,煤氧化放熱量逐漸降低,活化能逐漸升高。在氮氣及二氧化碳氣氛中,當氧濃度分別降到1.5%和3%時,煤低溫氧化過程的活化能由負值變?yōu)檎?自發(fā)反應過度為非自發(fā)反應。在采用惰氣防火時應控制惰氣含氧量在1.5%以下。但是現(xiàn)場防火多采用開區(qū)注惰且惰氣純度不高,氧濃度降到1.5%以下的有效防火區(qū)域小,防火性能極其有限。研究了氣態(tài)惰性介質(zhì)的滅火性能。煤的特征溫度點是表征煤氧化燃燒過程的重要參數(shù)。本文采用熱重分析實驗獲取了不同惰氣及不同貧氧條件下煤樣氧化燃燒過程的TG-DSC曲線,分析了高溫燃燒階段氮氣和二氧化碳及氧濃度對煤的著火點、燃燼點等特征溫度點的影響。結(jié)合璐新一礦和亭南煤礦的案例,分析了現(xiàn)場應用惰氣滅火的效果。研究結(jié)果表明:在貧氧條件下煤樣TG曲線上的特征溫度點隨氧氣濃度的降低而升高,降低氧氣濃度能夠抑制煤氧化燃燒反應的發(fā)展;氧濃度為1.5%時,煤樣依然可以完全燃燼,采用惰氣滅火時,應控制惰氣氧含量在1.5%以下。案例分析發(fā)現(xiàn)由于漏風條件復雜且惰氣純度往往較低,灌注大量惰氣后火區(qū)氧濃度很難降到3%以下,火源不能熄滅。因此采用惰氣滅火技術(shù)時應該提高惰氣純度并保證火區(qū)密閉效果,才能充分發(fā)揮惰性氣體的窒息作用。
【關(guān)鍵詞】：惰氣 活化能 熱分析 特征溫度點 臨界氧濃度
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD753
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-17
• 變量注釋表17-18
• 1 緒論18-24
• 1.1 問題的提出18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 研究目標及內(nèi)容22-24
• 2 液態(tài)惰性介質(zhì)的降溫性能分析24-32
• 2.1 不同惰氣的理化性質(zhì)24-26
• 2.2 現(xiàn)場注惰防滅火工藝分析26-29
• 2.3 液態(tài)惰性介質(zhì)降溫性能分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 惰氣對煤低溫氧化抑制效果的實驗研究32-50
• 3.1 實驗煤樣32
• 3.2 實驗系統(tǒng)32-33
• 3.3 實驗條件選擇33-34
• 3.4 實驗過程34-35
• 3.5 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析35-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 4 惰氣對煤高溫燃燒抑制效果的實驗研究50-74
• 4.1 實驗系統(tǒng)50-53
• 4.2 煤氧化燃燒熱重實驗結(jié)果及分析53-66
• 4.3 惰氣防滅火案例分析66-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 5 結(jié)論74-76
• 5.1 全文總結(jié)74-75
• 5.2 本論文主要創(chuàng)新點75
• 5.3 今后研究工作的展望75-76
• 參考文獻76-81
• 作者簡歷81-83
• 學位論文數(shù)據(jù)集83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張保生;劉建忠;周俊虎;馮展管;岑可法;;利用Popescu法對煤燃燒反應機理的研究[J];中國電機工程學報;2006年15期

，

本文編號：684753