矿用液态二氧化碳气化防灭火装备产品手册

1、矿用液态二氧化碳 JMRQ1000 型 井上防灭火装备系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司二零一三年矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司1目目录录1、设备的名称、型号及专利号.12、设备特点用途和显著优势.12.1 特点和用途2.2 煤矿防灭火用惰气的优化选择.12.2.1 吸附性对比.12.2.2 火区惰化覆盖率对比.22.2.3 氧含量对比.22.2.4 阻燃、阻爆临界氧浓度对比.22.2.5 降温效果比较.23、装备系统的构成.34、设备使用注意事项.44.1 安装.44.2 设备使用及操作方法.55、设备交货明细.9矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司1为促进煤矿液态二氧化碳防灭火技术的推广，提高产品的市场竞争力，山西吉天利煤矿安全装备有限公司以新技术原理、 新设计构思、 新工艺思路为指导， 研制了新型 “托撬式矿用液态二氧化碳井上防灭火装备系统” 。现将产品从产品特点、用途及产品配置参数及使用方面进行介绍。1、设备名称、型号、设备名称、型号产品名称：托撬式矿用液体二氧化碳井上防灭火装备系

2、统。产品型号：JMRQ1000 型，J 代表吉天利公司；M 代表煤矿；R 代表二氧化碳。2、设备特点用途和显著优势设备特点用途和显著优势2.1 用涂和特点：用涂和特点：用途：用途：适用于井下防火和井上直注灭火特点特点：地面固定式装备系统安装在地面，经气化通过管理系统输送到井下，安全可靠，操作人员不直接接触火区和气体高危区。具有降温和灭火双重功能，灭火过程对井下设备无损坏和影响该设备既能防火又能灭火，是抑制瓦斯突出的最好办法2.2 液态二氧化碳灭火的显著优势煤矿防灭火用惰气，可供选择的通常有两种，即氮气和二氧化碳。通过对比以体现液态二氧化碳灭火的显著优势。现就氮气和二氧化碳的阻燃、阻爆性能对比分析如下：2.2.2 2.1.1 吸附性对比吸附性对比根据“范德华”力的理论，固体表面对气体具有吸附能力，具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质，吸附剂与吸附质之间通过分子力相互吸引，形成吸附现象。依据吸附剂与吸附质之间吸附力的不同，吸附可以分为物理吸附和化学吸附。由此看来，煤可视为吸附剂，而二氧化碳、氮气视为吸附质。由于在煤的氧化自燃过程中所产生的热量转移给惰性气体，从而遏止

3、了燃烧的链锁反应，同时提高了惰性气体的惰化效果和阻燃、阻爆效果。试验结果表明，煤对二氧化碳的吸附量为 48 L/ kg ,而煤对氮气的吸附量仅为 8矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司2L/kg ,前者是后者的 6 倍，由此看出，二氧化碳的惰化效果和阻燃、阻爆效果是显而易见的。2.2.2 2.2.2 火区惰化覆盖率对比火区惰化覆盖率对比以放顶煤综采面火区为例，其空间体积很大，但要求火区空间内惰气浓度均匀， 才能取得最佳的阻燃、阻爆效果。氮气在标准状态下密度为 1.25kg/m3,与同体积空气质量比为 0.9673，由于比空气轻，注入于火区内的氮气容易向火区顶部放顶煤裂隙带扩散，致使火区惰化覆盖率较差，进而影响氮气的惰化灭火和抑爆效果；而二氧化碳的相对密度为 1.53，重于空气，由于火源点一般位于放顶煤采场采空区一侧中、下部，因而使火源点容易被二氧化碳惰化带覆盖，而且其覆盖率很高，对火区灭火和抑爆特别奏效。2.2.2 2.3.3 氧含量对比氧含量对比目前，便于在井下使用的制氮机有 DM 系列膜式制氮装置和变压吸附（PSA）装置两种。无论采用膜分离还

4、是吸附分离技术，不可能把氧气全部分离出去，少量的氧气必然会掺入到氮气里，这是无可置疑的。据 DM 系列膜式制氮机产品说明书记载，氮气浓度为 9599%，其浓度取决于产气量，产气量越大，其浓度就越低；反之，就越高。显而易见，膜式制氮机产氮量中所含的最大氧量为 5%。根据煤矿安全规程第 248 条第 2款规定，火区熄灭条件之一为“火区内空气中的氧气浓度降到 5.% 以下” 。如上所述，制氮机出口氮气量中已含有 5%的氧气，加之火区原有氧气量及外部漏风量，总氧气量会超出 5% ，不易达到煤矿安全规程的相关规定。而通过采用发生器生产的或化工厂的制成的液态二氧化碳纯度均可接近 100%，无氧气成分。 因此以二氧化碳注入的火区氧浓度完全可以达到 5%以下，符合煤矿安全规程的相关规定。2.2.2 2.4.4 阻燃、阻爆临界氧浓度对比阻燃、阻爆临界氧浓度对比在以氮气惰化的条件下， 火区内明火被熄灭的临界氧浓度为 9.5%， 与失爆点相应的阻爆临界氧浓度为 11.5 % ；而在以二氧化碳惰化的条件下，明火被熄灭的临界氧浓度为 12.0 % ，与失爆点相应的阻爆临界氧浓度为 14.6% 。从上列数据看出，

5、二氧化碳和氮气的阻燃、阻爆临界氧浓度均相差 2 个百分点以上，二氧化碳的惰化效果显然优于氮气。2.2.2 2.5.5 降温效果比较降温效果比较降温效果对于煤矿防灭火效果至关重要，它是火区能否复燃的关键，对此予以高度矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司3重视。煤的燃烧过程实际就是煤的氧化过程， 其氧化速度与供氧有关系， 也与温度有关系。煤炭自燃往往经历三个阶段:升温氧化阶段(110-130)，加速升温阶段(140-190)，急速升温阶段(200以上)。显然如能有效地破坏聚热条件，控制住煤的氧化温度，就会延缓煤的氧化速度，从而延缓煤的自然发火期。一旦煤矿采空区发生自然发火，通常采取封闭灭火措施，一般明火容易扑灭，但暗火往往不容易处理。如从降温上同时采取措施，则有利于根除暗火或阴火。目前采取的各种惰气防灭火， 如燃气技术、 氮气技术， 其出口的惰气温度都比较高，很难降下来，起不到有效降温效果。若直接喷注液态二氧化碳，可使高温点或火点迅速降温，加速熄灭火源，而且火区不易复燃。液态二氧化碳喷入火区空间就会瞬间气化，体积将膨胀 640 倍左右，而且在气化过程

6、中需要吸收大量的热量， 促使温度急剧下降， 在有限空间内， 最低可降到-78.5。1kg 液态二氧化碳蒸发气化需要吸收 577.8103 焦耳KG 的热量。加之煤对二氧化碳极易吸附特点，在吸附过程中将吸附热转移给二氧化碳气体，从而会遏止燃烧的链锁反应。同时采空区内的二氧化碳气体也会吸收氧化反应过程中所产生的热量，降低火源点及其周围介质的温度，减缓煤的升温速度，促使煤的氧化反应由于聚热条件的破坏而延缓或终止。通据对上述关于氮气和二氧化碳惰性气体的阻燃、阻爆等技术性能对比分析，不难看出气态二氧化碳防灭火优于燃气及氮气防灭火技术，因此，我们把二氧化碳气体优化选择为用于煤矿防灭火的惰性气体。其实，二氧化碳作为灭火剂已有上百年的历史。它价格低廉，获取、制备容易， 主要是依靠窒息作用和冷却作用灭火。 所以， 直接利用液态二氧化碳进行煤矿井下防灭火，其惰化效果和阻燃、 阻爆性能具有气态二氧化碳惰气特点外， 同时还具有明显降温效果，更有利于防灭火。3、装备系统的构成及其作用装备系统的构成及其作用3.1 产品结构组成、作用原理JMRQ-1000 型矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统，就是针对保障液态二氧

7、化碳防灭火技术推广而生产试制的新型产品。 该装备系统发展潜力将随着液态二氧化碳防灭矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司4火技术的大力推广而将得到不断地发展。矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统如图 3 所示。由图 3 看出， 新产品由空气自热式气化器、气电加热式气化器、气体调压装置等四大部分组成，还配有控制阀、 安全阀、压力表、温度表、液位计等安全器件，并与井下防灭火管路连接，装配成为地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统。该系统地面装备部分还设置有液相管路系统和气相管路系统， 其中液相系统将把贮液罐内的液态二氧化碳连续不断地供给气化器，使之气化；而气相系统则对气化器实施增压作用。以上两个系统均通过金属高压软管或钢管把贮液罐和气化器连接起来，使其成为输送液态二氧化碳和实施增压的通道。 除此之外， 在气电气化器内设置了加热系统，对该气化器进行加热。图 3JMRQ-1000 型液态二氧化碳气化防灭火系统示意图4、设备使用注意事项、设备使用注意事项4.1 安装安装条件：条件：(1)设备的安装场所应设在良好的通风之处。(2)安装场所必须设有安全出口，周围应设安全标志。(3)安装场所应有消防车出入通道，应具备有灭火消防器材。矿用液态二氧化碳气化井上防灭火系统产品技术手册山西吉天利煤矿安全装备有限公司5(4)安装场所必须有足够空间，可以供槽车停放。(5)环境温度不低于-20。（6）设备要平放于平整地面固定，确保牢固稳当。4.24.2 安装说明：安装说明：(1)槽车和汽化器进液口连接的管道、调压器出口和输气管道的连接，必须使用可

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