第十章 惰气防灭火

1、第九章第九章 惰气防灭火惰气防灭火第一节第一节 氮气防灭火氮气防灭火 第二节第二节 湿式惰气灭火湿式惰气灭火 第三节第三节 压注惰泡防灭火压注惰泡防灭火第一节第一节 氮气防灭火氮气防灭火一、一、氮气的性质氮气的性质 二二、（液）氮气防灭火原理、（液）氮气防灭火原理 三、三、氮的制备、贮存和输送氮的制备、贮存和输送 四、四、生产工作面采空区注氮防火生产工作面采空区注氮防火 五、五、 封闭火区注氮封闭火区注氮 * *一、氮气的性质一、氮气的性质氮气是氮气是无色无色、无味无味、无毒、不可燃无毒、不可燃的气体；的气体；无腐蚀性，化学性质稳定；无腐蚀性，化学性质稳定；在标准状态下，密度为在标准状态下，密

2、度为1.25m3/kg1.25m3/kg，比重为，比重为0.960.96；在在atmatm下，下，19519588可液化成液态氮可液化成液态氮,-,-20920999时可变为固体。时可变为固体。 液氮与氮气相比，具有体积小液氮与氮气相比，具有体积小:0:0时两者体积时两者体积比为比为1 1647647，3535时为时为1 1731731；运输量小。液；运输量小。液氮灭火技氮灭火技 术也有应用。术也有应用。二、（液）氮气防灭火原理二、（液）氮气防灭火原理 、稀释（窒息）作用、稀释（窒息）作用 当空气中氧气含量降低到以下，当空气中氧气含量降低到以下，煤炭的氧化速度显著降低，可消除自燃的危煤炭的氧化

3、速度显著降低，可消除自燃的危险性；含氧量降到以下时，燃烧的火源险性；含氧量降到以下时，燃烧的火源会因缺氧而熄灭。会因缺氧而熄灭。 、液氮灭火的冷却降温作用、液氮灭火的冷却降温作用 在在的环境温度下，液氮的汽化热为的环境温度下，液氮的汽化热为； 、稀释抑爆作用、稀释抑爆作用* *三、氮的制备、贮存和输送三、氮的制备、贮存和输送 1 1、氮气制取氮气制取 2 2、液氮或氮气贮存液氮或氮气贮存 液氮用低温储液槽车（用真空充填粉末或多液氮用低温储液槽车（用真空充填粉末或多层真空绝热层真空绝热） 氮气用高压罐氮气用高压罐 3 3、氮气输送、氮气输送 氮气灭火氮气灭火：用槽车运液氮至井口汽化站，：用槽车运

4、液氮至井口汽化站，然后用管道输送至井下火区。然后用管道输送至井下火区。 液氮灭火：液氮灭火：将液氮贮存于矿车槽车中直接运将液氮贮存于矿车槽车中直接运至火区附近的巷道内，再用一根专用管接至火至火区附近的巷道内，再用一根专用管接至火区。输送液氮的管道一般采用铜铝合金或不锈区。输送液氮的管道一般采用铜铝合金或不锈钢管，管外加缠绝热保护层，以保持低温，提钢管，管外加缠绝热保护层，以保持低温，提高降温效果。直接把液氮注入火区，效果好。高降温效果。直接把液氮注入火区，效果好。 氮气制取氮气制取 分离空气制取氧气和氮气有三种工艺方法：分离空气制取氧气和氮气有三种工艺方法：一、深冷空分法；深冷空分优点是产氮纯

5、度高，可达一、深冷空分法；深冷空分优点是产氮纯度高，可达99.9999.99，可同时生产出氮气和氧气，可同时生产出氮气和氧气; ;缺点是，从开机缺点是，从开机到产氮需要时间到产氮需要时间8 81212小时，生产液氮需要高压，设小时，生产液氮需要高压，设备不易维护。备不易维护。二、膜分离法。利用空气中氧气和氮气等组分对高分二、膜分离法。利用空气中氧气和氮气等组分对高分子薄膜的渗透率不同，氧气透过膜壁而富集，氮气未子薄膜的渗透率不同，氧气透过膜壁而富集，氮气未透过膜层滞留于原始气体一侧而富集。根据膜分离原透过膜层滞留于原始气体一侧而富集。根据膜分离原理制成的井下移动式制氮装置，运行可靠，操作方便，

6、理制成的井下移动式制氮装置，运行可靠，操作方便，随机产生的氮气就地注入采空区，进行防灭火，可节随机产生的氮气就地注入采空区，进行防灭火，可节省地面地建和井下管路工程投资。省地面地建和井下管路工程投资。三、碳分子筛变压吸附法；变压吸附制氮是年代三、碳分子筛变压吸附法；变压吸附制氮是年代才开发的一种新技术。它是利用氮氧分子对分子筛的才开发的一种新技术。它是利用氮氧分子对分子筛的扩散速度不同使其分离。扩散速度不同使其分离。 液氮或氮气贮存和输送（液氮或氮气贮存和输送（1 1）液氮或氮气贮存和输送（液氮或氮气贮存和输送（2 2）四、生产工作面采空区注氮防火四、生产工作面采空区注氮防火1 1、注氮制度选

7、择注氮制度选择 、惰化指标选择、惰化指标选择对于防火对于防火, ,一般注氮后氧浓度降低至一般注氮后氧浓度降低至10%10%以下以下, ,作为安全值。作为安全值。 、注氮参数选择、注氮参数选择 ）注氮强度）注氮强度 ）注氮方法）注氮方法 ）注氮口的位置）注氮口的位置 ）工作面的合理风量。）工作面的合理风量。4 4、实例、实例1 1、注氮制度和方式选择、注氮制度和方式选择注氮方式有连续式注氮方式有连续式 连续式注氮是把注氮作为生产工艺的一连续式注氮是把注氮作为生产工艺的一个组成部分，优点是安全系数大，但成本较高；个组成部分，优点是安全系数大，但成本较高；非连续式非连续式( (出现高温后再注出现高温

8、后再注) ) 。 待采空区出现自燃征兆后再向采空区注氮。待采空区出现自燃征兆后再向采空区注氮。这种方法成本低；前提是能及时、准确地进行这种方法成本低；前提是能及时、准确地进行自燃早期预报自燃早期预报 ，有充足的氮气源，有充足的氮气源，* * 、注氮参数选择、注氮参数选择 ）注氮强度）注氮强度( (注氮量注氮量) )： 因注氮方式、注氮口位因注氮方式、注氮口位置和注氮目的而异，强度置和注氮目的而异，强度要适当。既达到防火目的，要适当。既达到防火目的，又要经济和安全。又要经济和安全。 ）注氮方法：）注氮方法： 压管注氮压管注氮: :优点是注氮工艺简单，适用于连续注氮。优点是注氮工艺简单，适用于连续

9、注氮。 钻孔注氮钻孔注氮: :在采空区附近的巷道内向采空区打钻，利用钻孔在采空区附近的巷道内向采空区打钻，利用钻孔注入氮气注入氮气 。工艺较复杂，适用于非连续注氮，防火和灭火。工艺较复杂，适用于非连续注氮，防火和灭火。 ）注氮口的位置）注氮口的位置：上风巷或下风巷；其距工作面距离由注：上风巷或下风巷；其距工作面距离由注氮强度，氧化带宽度和工作面风量等确定。压管注氮时，一般距氮强度，氧化带宽度和工作面风量等确定。压管注氮时，一般距工作面；钻孔注氮时一般距工作面。工作面；钻孔注氮时一般距工作面。 ）工作面的合理风量）工作面的合理风量* *4 4、实例、实例图9-1-1五、封闭火区注氮五、封闭火区注

10、氮1 1、注氮灭火方法、注氮灭火方法 1 1）向封闭火区注氮）向封闭火区注氮 2 2）定向注氮，目标惰化定向注氮，目标惰化2 2、提高注氮效果的途径、提高注氮效果的途径 1) 1) 适当增加密闭墙的气密性，限制漏风量适当增加密闭墙的气密性，限制漏风量2) 2) 增大注氮强度和保持注氮的连续性增大注氮强度和保持注氮的连续性3) 3) 选择合适的注氮口位置选择合适的注氮口位置3 3、封闭火区注氮用量的计算、封闭火区注氮用量的计算* *1 1）考虑漏风因素且注氮流量等于漏风量）考虑漏风因素且注氮流量等于漏风量: :2 2）不漏风时）不漏风时: :定向注氮，目标惰化定向注氮，目标惰化 某矿胶带输送机巷

11、发火，火源位置如图所示。采某矿胶带输送机巷发火，火源位置如图所示。采用氮气灭火。遂在距火源用氮气灭火。遂在距火源720720的位置建立一快速密闭的位置建立一快速密闭K1 K1 ，设注氮管，注氮量为，设注氮管，注氮量为140m3/min.140m3/min.当火区氧浓度当火区氧浓度 降到降到10%10%以下以下, ,火区气体温度降低后火区气体温度降低后, ,在材料井附近建立在材料井附近建立一道临时密闭墙一道临时密闭墙2 2， 接着又在火区上风侧建立一密接着又在火区上风侧建立一密闭墙闭墙K3,K3,使火区范围缩小。同时注氮管口由使火区范围缩小。同时注氮管口由K K 移至移至K3,K3,并用局扇吹洗

12、并用局扇吹洗K K至至K3K3间的巷道，火区范围缩小后又用间的巷道，火区范围缩小后又用 水和泡沫将巷道内的火熄灭，这次灭火水和泡沫将巷道内的火熄灭，这次灭火 共注氮量共注氮量618000m3618000m3。第二节第二节 湿式惰气灭火湿式惰气灭火一、惰气发生装置及其性能参数一、惰气发生装置及其性能参数 、供风装置。、供风装置。 、燃烧系统。、燃烧系统。 、供油系统。、供油系统。、冷却系统。、冷却系统。 、控制台。、控制台。 二二 工作原理与流程工作原理与流程 三、使用注意事项三、使用注意事项 DQ-150DQ-150型灭火惰气发生器装置型灭火惰气发生器装置 1-文氏测风窗文氏测风窗;2-皮托管

13、皮托管;3-对旋风机的电机对旋风机的电机;4-倾斜水柱倾斜水柱计计;5-导流风筒导流风筒;6-燃油喷燃油喷 咀咀 7-燃烧室燃烧室;8-水泵水泵;9-水池水池;10-水水套套;11-烟道烟道;12-孔板流量计孔板流量计;13-取敢样管取敢样管;14-冷却冷却 喷喷 水咀水咀;15-测测温探头温探头;16-起动点火起动点火;17-点火线圈点火线圈;18-操作按钮操作按钮;19-油量显示积油量显示积分仪分仪 ; 20-操作台操作台;21-测氧仪测氧仪;22-温度显示记录温度显示记录;23-油量变送油量变送器器;24-油泵油泵;25-油箱油箱;26-取取 气箱气箱 第三节第三节 压注惰泡防灭火压注惰

14、泡防灭火 用机械的方法产生并包裹惰气的液体泡沫称为惰气机械泡沫用机械的方法产生并包裹惰气的液体泡沫称为惰气机械泡沫, ,简称惰泡。压注隋泡灭火就是借助管道有压输送简称惰泡。压注隋泡灭火就是借助管道有压输送, ,将隋泡压入被将隋泡压入被灭火的区域灭火的区域( (如采空区等如采空区等) )进行灭火。隋泡灭火的实质就是以惰气进行灭火。隋泡灭火的实质就是以惰气取代空气实现窒熄阻爆灭火和降温灭火的取代空气实现窒熄阻爆灭火和降温灭火的 双重目的。机理是：双重目的。机理是：、泡沫本身具有粘度高、弹性大和密度小的特点，而高稳定性泡、泡沫本身具有粘度高、弹性大和密度小的特点，而高稳定性泡沫压注在采空区的浮煤或巷道煤堆内，则能较长时期滞溜，能使沫压注在采空区的浮煤或巷道煤堆内，则能较长时期滞溜，能使其空气隔离，有利于防火。其空气隔离，有利于防火。 、惰泡遇高温（火源或燃烧物），泡沫所包裹的惰气受热膨胀，、惰泡遇高温（火源或燃烧物），泡沫所包裹的惰气受热膨胀，破泡后释放惰气，窒熄或抑制火源燃烧。破泡后释放惰气，窒熄或抑制火源燃烧。 、泡沫与火源或燃烧物接触，泡沫所含的水分被迅速蒸发