基本信息
- 项目名称：
- 煤层自燃气溶胶阻化防灭火特性实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文采用超声波雾化技术对阻化剂溶液进行雾化，得到粒径<5 的阻化气溶胶，然后把煤放到这种阻化气溶胶中进行阻化处理，采用程序升温的实验方法研究阻化气溶胶的阻化特性。
- 详细介绍：
- 气溶胶防灭火技术是一项新兴的具有广阔应用前景的防灭火技术，它是将灭火细微颗粒弥散、悬浮于气体介质中形成溶胶状态，再用气流将其带到拟处理区域，分别或同时以物理和化学两种方式防灭火，即以降低空气中氧浓度实现“窒息灭火”，降低燃烧温度灭火和以切断火焰基—链反应，破坏火灾现场的燃烧条件，降低自由基浓度，抑制链式燃烧反应的化学方式灭火。由于气溶胶防灭火机理独特，灭火效率是CO2的8—12倍，是普通干粉灭火剂的4—6倍，灭火效能高、具有良好的环保性能，且气溶胶分散质颗粒悬浮性好，能在火灾空间留驻较长时间，与燃烧物的接触表面积大，具有与气体物质非常相似的流动扩散特性，可绕过障碍渗入微小空间，从而实现全淹没、无死角式防灭火。 本文采用超声波雾化技术对阻化剂溶液进行雾化，得到粒径<5 的阻化气溶胶，然后把煤放到这种阻化气溶胶中进行阻化处理，采用程序升温的实验方法研究阻化气溶胶的阻化特性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对煤矿现有防灭火技术灭火效能差、灭火材料昂贵等缺点，为更好地防治煤层自燃火灾，提出了气溶胶阻化防灭火技术，对经过阻化气溶胶阻化处理过的煤样进行程序升温实验。通过对比分析在不同温度情况下原煤样及阻化煤样的煤自燃特性参数，选择出合理的阻化剂 。
科学性、先进性及独特之处
- 煤层自燃是煤矿自然灾害防治的难题之一，本文率先将气溶胶阻化剂用于煤层自燃防灭火，气溶胶防灭火技术兼备了气溶胶灭火技术与阻化防灭火技术的双重功效，具有高效环保、经济可靠的特点，在国内外处于领先水平。
应用价值和现实意义
- 本作品以枣泉煤样为研究对象，发现气溶胶对煤自燃有优于常规灭火技术的防治效果，能从本质上抑制煤自燃的发生，为煤层自燃防灭火领域提供技术支撑，从而减少煤炭自燃事故的发生且使生态环境得到更好的保护，有利于经济的可持续发展。
学术论文摘要
- 以宁夏枣泉煤样为研究对象，选取氯化镁、磷酸二氢铵和碳酸氢钠三种阻化剂，用超声波雾化技术将阻化剂溶液雾化成阻化气溶胶，采用程序升温的实验方法对经过阻化气溶胶阻化处理过的煤样进行程序升温实验。通过对比分析在不同温度情况下原煤样及阻化煤样的一氧化碳、二氧化碳气体浓度与温度的关系及计算不同温度下耗氧速率、一氧化碳产生率等煤自燃特性参数，得出在102℃以前氯化镁（20%）气溶胶对枣泉煤样具有很好的阻化效果。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 现在煤矿常用的防灭火技术主要有预防性灌浆、惰性气体、三相泡沫、阻化剂、均压堵漏、胶体防灭火技术等。以上的防灭火技术各有其特点，而这些技术中只有阻化剂（化学阻化剂）防灭火技术兼具了物理冷却降温和化学抑制阻化煤自燃的双重功效，能从本质上抑制煤自燃的发生，达到标本兼治的目的，而且经过阻化作用后的煤体一般不会发生复燃。但是，目前阻化剂的喷洒、雾化、煤体预注等防灭火工艺不能很好地将阻化剂带到拟处理区域，其主要原因是阻化剂不能长时间停留在空中随风飘流。 气溶胶灭火技术就是将具有防灭火性能的细微颗粒制作成气溶胶送到处理区域，通过稀释氧浓度、物理冷却、化学抑制等协同作用实现防灭火的技术手段，是最近几十年新兴起来的灭火技术。目前该技术比较认同的分类是冷气溶胶灭火技术和热气溶胶灭火技术。由于热气溶胶在释放过程中经过氧化燃烧反应，会产生大量的热，因此不适用于应用在煤矿井下防灭火。冷气溶胶灭火技术是将已加工好的灭火剂超细微粒（<5µm）以气流为动力源将其分散在灭火空间，其阻化效果及阻化范围明显优于现在煤矿采用的阻化工艺。 目前，关于气溶胶阻化防灭火技术在扑灭煤自燃火灾方面国内外尚没有先例，且气溶胶灭火剂对煤在低温（<100℃）时的阻化作用还没有人员进行过研究探索。根据气溶胶的特点及灭火剂的防灭火机理，气溶胶灭火技术应用在煤自燃阻化及扑灭煤自燃火灾方面是可行的，而且实验结果表明，阻化气溶胶对煤自燃具有较好的阻化效果,如果能解决气溶胶应用在煤层自燃防治中的工艺、装备及其方法等问题，它有望在防治煤自燃火灾方面发挥重要作用。
