本文關鍵詞：煤自燃膠體阻化泡沫防火裝置的研究與應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭是我國的主要能源之一,占據(jù)主導地位,我國經濟的快速發(fā)展離不開煤炭。在將來工業(yè)的發(fā)展過程中,煤炭作為重要能源的支持作用會越來越重要。隨著煤礦開采規(guī)模的不斷變大,開采深度的加深,煤自燃時有發(fā)生,嚴重影響著煤礦井下工人的生命安全,制約著企業(yè)的經濟發(fā)展。采空區(qū)存在很多的浮煤,并且有持續(xù)不斷的漏風,進而提供氧氣,因此采空區(qū)存在很好的蓄熱環(huán)境,采空區(qū)的自燃“三帶”是動態(tài)移動的、高溫分布范圍廣、高溫點非常隱蔽,因此當采空區(qū)發(fā)生自燃時,波及的面積非常大,進而給滅火帶來很大的困難。當前煤自燃的防治技術主要是降低溫度(如灌水、注漿、壓注膠體、壓注三相泡沫等)和注惰氣(如注氮氣、注二氧化碳等),這些技術在防治煤礦近距離采空區(qū)低位空間中的火災效果比較明顯,但是對于遠距離采空區(qū)的高位空間的火災防治效果不佳。在采空區(qū)內部容易發(fā)生煤自燃,采空區(qū)內環(huán)境復雜,面積大,著火點比較隱蔽,著火位置難以確定,一般的防火材料不能夠大面積的進行充填,并且堆積性差,對采空區(qū)火災的防治效果較差。因此提出膠體阻化泡沫防火技術,研制出膠體阻化泡沫制備裝置,膠體阻化泡沫在采空區(qū)內可以降低氧氣濃度、惰化、堵漏,利用泡沫的流動特性把阻化材料輸送到采空區(qū)的隱蔽區(qū)域,由于泡沫具有堆積的特點,因此可以在采空區(qū)高位空間迅速堆積。本論文在前人研究泡沫防火的基礎上做了新的嘗試,研制出新的膠體阻化泡沫制備裝置,通過兩級發(fā)泡裝置實現(xiàn)高分子膠體阻化液的高效發(fā)泡。本論文在理論分析的基礎上,設計出兩級發(fā)泡裝置,發(fā)泡裝置選取射流比例混合器實現(xiàn)高分子膠體阻化液的自動配比,射流比例混合器的各部分尺寸根據(jù)流體力學的知識進行計算,對射流比例混合器進行實驗,選出適合膠體阻化泡沫制備裝置的射流比例混合器以及最佳供水壓力為0.8MPa。對膠體阻化泡沫制備裝置進行了工業(yè)實驗,確定了其最佳工作參數(shù)。利用煤的自然程序升溫裝置,分析煤樣經膠體阻化泡沫處理前后耗氧速率及指標性氣體的濃度變化,利用ANSYS數(shù)值模擬軟件,對膠體阻化泡沫裝置進行數(shù)值模擬,進一步確定了其工作參數(shù),建立了符合采空區(qū)實際情況的數(shù)學模型,對膠體阻化泡沫在采空區(qū)的流動情況進行了數(shù)值模擬。通過在某煤礦7309工作面的現(xiàn)場應用,確定了煤自燃膠體阻化泡沫防火工藝及設備參數(shù),取得了較好的現(xiàn)場效果,發(fā)揮出了膠體阻化泡沫的防火效果。
【關鍵詞】：煤自燃 膠體阻化泡沫 射流比例混合器 膠體阻化泡沫制備裝置 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD752.2
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究目的及意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國內外現(xiàn)有的防治煤自燃技術10-11
• 1.2.2 阻化劑防火技術的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 泡沫防火技術及裝置的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 研究內容和研究目標12-13
• 1.3.1 研究內容12-13
• 1.3.2 研究目標13
• 1.4 研究方案和技術路線13-15
• 1.4.1 研究方案13-14
• 1.4.2 技術路線14-15
• 2 膠體阻化泡沫制備裝置的設計及發(fā)泡材料的選擇15-31
• 2.1 膠體阻化泡沫制備裝置的總體設計15
• 2.2 射流比例混合器15-24
• 2.2.1 射流比例混合器的結構及原理16
• 2.2.2 射流比例混合器的尺寸計算16-18
• 2.2.3 射流比例混合器的壓力損失計算18-24
• 2.3 膠體阻化泡沫制備裝置構件的確定24-26
• 2.3.1 帶溫壓補償?shù)臏u街流量計24-26
• 2.3.2 噴嘴的確定26
• 2.3.3 其他構件的選擇26
• 2.4 膠體阻化泡沫制備裝置26-28
• 2.4.1 發(fā)泡室尺寸的計算26-27
• 2.4.2 膠體阻化泡沫制備裝置的尺寸設計27-28
• 2.4.3 膠體阻化泡沫制備裝置的外觀設計28
• 2.5 膠體阻化泡沫制備裝置的工作原理及優(yōu)點28-30
• 2.5.1 膠體阻化泡沫制備裝置的工作原理28-29
• 2.5.2 膠體阻化泡沫制備裝置的優(yōu)點29-30
• 2.6 發(fā)泡材料的選擇30
• 2.7 本章小結30-31
• 3 膠體阻化泡沫制備裝置的實驗31-47
• 3.1 射流比例混合器的優(yōu)選實驗31-34
• 3.1.1 射流比例混合器的實驗過程31-32
• 3.1.2 實驗結果及分析32-34
• 3.2 膠體阻化泡沫制備裝置的參數(shù)優(yōu)化實驗34-40
• 3.2.1 膠體阻化泡沫制備裝置的連接34-35
• 3.2.2 實驗過程35-37
• 3.2.3 實驗結果分析37-40
• 3.2.4 膠體阻化泡沫制備裝置的最佳參數(shù)40
• 3.3 膠體阻化泡沫抑制煤氧化特性的實驗40-46
• 3.3.1 實驗原理和裝置40-41
• 3.3.2 實驗過程41
• 3.3.3 實驗結果分析41-46
• 3.4 本章小結46-47
• 4 煤自燃膠體阻化泡沫輸送數(shù)值模擬47-59
• 4.1 膠體阻化泡沫制備裝置的數(shù)值模擬47-53
• 4.1.1 膠體阻化泡沫制備裝置的模型建立47-48
• 4.1.2 網格劃分48-49
• 4.1.3 設置邊界條件49
• 4.1.4 數(shù)值模擬結果分析49-53
• 4.2 膠體阻化泡沫在采空區(qū)運移的數(shù)值模擬53-58
• 4.2.1 采空區(qū)模型建立53-54
• 4.2.2 模擬結果分析54-58
• 4.3 本章小結58-59
• 5 膠體阻化泡沫制備裝置的現(xiàn)場工業(yè)試驗59-64
• 5.1 工作面概況59-60
• 5.2 工作面應用過程60-62
• 5.3 應用結果分析62-63
• 5.4 本章小結63-64
• 6 結論與展望64-66
• 6.1 結論64-65
• 6.2 論文的創(chuàng)新點65
• 6.3 展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄70

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本文編號：269763