最低点火温度条件下煤粉自燃特性试验研究

火电厂及煤化工行业中需要将原煤加工成煤粉,煤粉在制备及输送过程中具有粒度小、环境温度高和供氧条件充分等特点,易发生自燃现象。最低点火温度Tm指在一定条件下煤粉能够发生自燃的最低环境温度,是衡量煤粉自燃危险性的重要参数。因此,研究煤粉在最低点火温度下的自燃特性参数及热动力学行为,对了解在最低点火温度时煤粉自燃行为、建立相应的预警机制具有重要意义。以3种不同变质程度的煤粉(张家卯弱黏煤ZJM、兖州气煤YZ和长治贫瘦煤CZ)为研究对象,采用油浴程序控温试验装置对煤样自燃特性进行测试,确定了3种煤粉的Tm和延迟点火时间ti;得出最低点火温度下各煤样耗氧速率、CO及C2H4产生量的变化规律;采用热动力学分析方法计算了3种煤粉的表观活化能。试验结果表明:①ZJM、YZ和CZ煤粉的最低点火温度分别为120、130、164℃,随变质程度的增加而增加;煤的变质程度越高,内部活性基团数量越少,自燃需要热量更多,导致高变质程度煤的最低点火温度较高;3种煤粉在最低点火温度处的延迟点火时间均约为20 min。②耗氧速率呈现出先增加后缓慢减少的趋势,在试验后期由于氧气浓度较低,引起煤粉氧化反应强度降低,最终导致耗氧速率出现缓慢下降;最低点火温度处的CO产生量随时间呈现出先升高后降低趋势,当煤粉温度约120℃时,产生C2H4。③最低点火温度处ZJM、YZ和CZ煤粉的表观活化能分别为24.33、29.50和18.67 kJ/mol,其中变质程度最高的CZ煤粉的表观活化能低于另外2个煤样,这表明高变质程度煤样的最低点火温度高,初期氧化反应速率较高。     

超长综放面煤层自燃火灾防治技术研究

在确定超长综放面煤层自燃危险区域的基础上,提出了有针对性、高效的综合防灭火技术体系,建立了超长综放面煤层自燃火灾快速应急防灭火系统,成功地对兴隆庄煤矿4324超长综放面煤层自燃火灾进行治理,为超长综放面的安全生产提供了重要的技术保障。     

液态CO_2在矿井防灭火中的应用

液态CO2防灭火技术就是借助液态CO2汽化后本身的气体压力进行输送,并将其注入防灭火的区域。将液态CO2防灭火应用于矿井防灭火中有着氮气、烟气等惰性气体无法比拟的优点,在经济上节省,运输上方便、灭火性能好等特点。文章在系统分析液态CO2的性能、灭火机理及压注系统的基础上,结合南屯煤矿实际情况,成功地将液态CO2防灭火技术运用于煤层自燃火灾的防治,利用电厂冷却塔的水进行水式汽化,成功地解决了在CO2释放后由于气体温度较低而引起的管路冻缩的问题,具有较强的推广应用价值。     

孤岛综放面煤层自燃火灾综合治理

在系统分析兴隆庄矿4324孤岛综放面遗煤特点、煤体垮落特征及漏风规律的基础上,判定火源点的具体位置,并运用注胶、注氮、注惰泡、均压等防灭火技术对高温区域进行综合治理。利用指标气体对治理效果进行分析,确保火区成功启封,保障了矿井的生产安全。     

分布式光纤测温系统在采空区煤自燃监测中的应用

随着综采放顶煤技术的应用,增加了采空区的自然发火机率和防治难度。介绍了煤自燃监测方法的研究现状,根据拉曼散射理论,设计出用于采空区的分布式光纤测温系统(DTS);工业性试验表明,系统能够准确的对温度进行实时监测,并及时记录预警信息(故障、差温、高温),为采空区煤自燃早期预防提供了重要基础数据。     

惰气技术在防治尾巷局部火灾中的应用

在惰气防灭火技术中,N2和CO2在煤矿防灭火领域被广泛应用。基于内蒙古某矿现场先注N2、后注液态CO2的尾巷局部火灾治理措施,对采取联合惰气防灭火技术后发火区域内气体浓度的变化情况进行分析,对比N2和液态CO2对尾巷局部火灾的防灭火性能。结果表明:向发火区域内注入大量N2可有效稀释O2浓度,但在此次煤火防治中没有排除复燃隐患;由液态转化为气态的低温CO2通过稀释O2浓度和更有效地减小外部漏风,将发火区域氧浓度快速降低至3%;CO2比N2具有更好的扩散性和稀释作用,对O2、C2H4和C2H6的稀释效果较为明显,从侧面体现出CO2能更好地降低煤的氧化反应活性。经实践证明液态CO2对局部煤火的防治效果优于N2。     

含无机阻燃剂硅橡胶泡沫的阻燃及热分解特性研究

为制备出阻燃性能优异的室温硫化硅胶泡沫(SRF),本工作探究了无机阻燃剂对SRF的阻燃效果。首先,通过正交实验L_9(3~4)优选出极限氧指数(LOI)最大的SRF,再分别添加氢氧化镁(MH)、碳酸钙(CC)和氢氧化铝(ATH)制成SRF复合材料。然后利用极限氧指数仪、烟密度测试仪、同步热分析仪对SRF复合材料进行测试分析,并采用Coats-Redfern、Achar法计算其表观活化能。结果表明:优选出的SRF的LOI为29.5%,添加无机阻燃剂后其氧指数增大,其中添加30%(质量分数)ATH的SRF的LOI最大,为34.9%;添加无机阻燃剂后,SPF复合材料的烟密度降低,其中ATH抑烟性最好;MH和ATH均提升了SRF的热稳定性,当两者的添加量均为20%(质量分数)时,SPF复合材料的质量残余率分别提升16.5%、15.2%,而添加30%CC后其质量残余率降低4.7%,且热稳定性也降低;活化能越大,无机阻燃剂的阻燃性能越强,MH、ATH在低温阶段、高温阶段均具有明显阻燃特性,而CC主要在高温阶段的阻燃特性较为明显;研究结果表明,添加ATH的SRF复合材料的阻燃效果最好。     

含铂催化剂的硅胶泡沫阻燃性能实验研究

为研究不同含量铂催化剂对硅胶泡沫阻燃性能的影响,利用端乙烯基硅氧烷、α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、含氢硅油等原料和不同含量的铂催化剂制成样品,对样品(铂催化剂量为0.2~0.8 g)的极限氧指数LOI、垂直燃烧、热释放速率、热稳定性及烟密度进行测试。结果表明:铂催化剂添加量为0.8 g时氧指数为29.1%,垂直燃烧达到UL-94V-0,阻燃性能相对较好;与铂催化剂添加量为0.2 g的样品相比,其热释放速率下降了36.5%,表明减缓了热裂解速率,降低了火灾危险性;炭渣表面裂缝窄小,表明铂催化剂量的增加有利于材料炭化层的形成,烟密度等级(SDR)由9.53下降到2.27,下降了76.2%,最大烟密度(MSD)下降了75%;由TG曲线得铂催化剂添加量为0.8 g时质量损失为28.09%,比铂催化剂添加量为0.2 g时质量损失减少了14.45%,表明铂催化剂添加量为0.8 g的试样稳定性更好。因此,增加铂催化剂的量可以改善硅胶泡沫材料的阻燃性能。     

空气伴流条件下池火脉动特性研究

通过实验与MATLAB程序对空气伴流条件下的池火脉动规律特性进行研究。结果表明:在空气伴流速度不超过0.15 m/s时,火焰脉动频率小,脉动振幅大,燃烧时间短;在空气伴流速度增加至0.19 m/s后,火焰投影面积和平均高度增加,火焰集中性大幅增强,脉动振幅大幅减小,火焰脉动频率增加,燃烧时间增加30%以上。通过实验发现脉动特性改变的主要原因是,在低空气伴流速度下油盘上方存在周期性脱落的旋涡;在高空气伴流条件下由于开尔文-亥姆霍兹效应减弱,漩涡消失,流线平滑波动小。     

应用粉煤灰复合胶体灭火技术治理大面积自燃火区

根据五虎山煤矿402综采工作面上覆火区的特点及其发展状况,采用粉煤灰复合胶体灭火技术,成功地熄灭了大面积高温火区,建立了胶体隔离带,有效地阻止了火区向采空区深部发展,保证了402综采工作面的安全采出。粉煤灰复合胶体灭火技术工艺简单,材料成本低,对西部缺水少土地区煤层自燃火灾的治理具有重大的推广应用价值。