灭火技术与战术-教学课件-102-氮气防灭火技术.pptx

兰州资源环境职业技术学院灭火技术与战术主讲老师：李佩云11.2.4氮气防灭火技术氮气防灭火技术是防治煤自燃的有效技术措施之一。在国外广泛采用氮气防灭火技术，成功地抑制了矿井自燃火灾，获得了较好的防治效果。目录目录PART1氮气防灭火机理及特点CONTENDSCONTENDSCONTENDSPART2氮气防灭火惰化指标注氮防灭火工艺及方法PART3PART4注氮强度的确定PART5氮气防灭火注意事项PART1PART1PART1氮气防灭火机理及特点氮气防灭火机理及特点氮气是一种无色、无味、无臭、无毒的气体。在标准状态下，氮气密度为1.2505kg/m3，与同体积空气质量比为0.9673，其沸点为77.19K。在常温常压下，氮分子结构稳定，化学性质也稳定，很难与其他物质发生化学反应，所以它是一种良好的防灭火用惰性气体。氮气防灭火机理及特点氮气防灭火技术是利用制氮设备制取氮气，通过管路送入井下，注入采空区等煤炭可能自燃的区域，如采空区自燃危险区域，使之惰化。主要用于防治采空区自燃发火和瓦斯爆炸，以及加快封闭火区熄灭过程，但氮气热容小，降温效果差，且一旦重新供氧，火区极易复燃，因此在开放式工作面的采空区防火中，必须有针对性地确定氮气释放口，才能有效缩短氧化升温带范围。氮气防灭火机理及特点在封闭灭火过程中，氮气不会损坏或污染机械设备和井巷设施，火区可以较快恢复生产，但氮气防灭火必须与均压和其他堵漏风措施配合应用，否则，如果注入氮气的采空区或火区漏风严重，氮气必然随漏风流失，难以起到防灭火作用。氮气防灭火机理及特点氮气防灭火具有如下的机理和特点：（1）采空区内注入大量高浓度的氮气后，氧气浓度相对减小，氮气部分地替代氧气而进入到煤体裂隙表面，这样煤表面对氧气的吸附量便降低，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化放热速度。（2）采空区注入氮气后，提高了气体静压，降低了漏入采空区的风量，减少了空气与煤炭直接接触的机会。氮气防灭火机理及特点氮气防灭火具有如下的机理和特点：（3）氮气在流经煤体时，吸收了煤氧化产生的热量，可以减缓煤升温的速度和降低周围介质的温度，使煤的氧化因聚热条件的破坏而延缓或终止。（4）采空区内的可燃、可爆性气体与氮气混合后，随着惰性气体浓度的增加，爆炸范围逐渐缩小（即下限升高、上限下降）。当惰性气体与可燃性气体的混合物比例达到一定值时，混合物的爆炸上限与下限重合，此时混合物失去爆炸能力。这是注氮防止可燃、可爆性气体燃烧与爆炸作用的另一个机理。氮气防灭火机理及特点氮气防灭火具有如下的机理和特点：（5）注氮气防火，可以实现“边采、边注、边防火”；注氮气灭火，可迅速扑灭煤自燃火灾，为抢险救灾工作提供有利条件。（6）与注浆（砂）或注水相比，注氮不污染防治区，无腐蚀或不损坏综采、设备；火区启封，恢复工作安全、迅速、经济。PART2氮气防灭火惰化指标氮气防灭火惰化指标（1）采空区惰化氧浓度指标不大于煤自燃临界氧浓度，一般氧含量应小于7％~10％；（2）惰化灭火氧浓度指标不大于3％；（3）惰化抑制瓦斯爆炸氧浓度指标小于12％。PART3注氮防灭火工艺及方法注氮防灭火工艺及方法注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮；从时间上分为连续性注氮和间断性注氮；从输送通道分为采空区埋管注氮方式和钻孔注氮方式。工作面开采初期和停采撤架期间，或因遇地质破碎带、机电设备等原因造成工作面推进缓慢，宜采用连续性注氮；工作面正常回采期间，可采用间断性注氮。注氮防灭火工艺及方法（1）埋管注氮在工作面的进风侧采空区埋设一条注氮管路。当埋入一定长度后开始注氮，同时再埋入第二条注氮管路（注氮管口的移动步距通过考察确定）。当第二条注氮管口埋入采空区氧化带与冷却带的交界部位时向采空区注氮，同时停止第一条管路的注氮，并又重新埋设注氮管路。如此循环，直至工作面采完为止，如图所示。注氮防灭火工艺及方法（2）拖管注氮在工作面的进风侧采空区埋设一定长度（其值由考察确定）的注氮管，它的移动主要利用工作面的液压支架，或工作面运输机头、机尾，或工作面进风巷的回柱绞车作牵引。注氮管路随着工作面的推进而移动，使其始终埋入采空区氧化带内。PART4注氮强度的确定注氮强度的确定采空区防灭火耗氮气量按产量计算，实质上就是由注入氮气充满采煤空间体积，且其氧气浓度降低至惰化指标需要的耗氧量，可按式11-10计算：（11-10）式中：q——注氮强度，m3/h；A——年产量，万t；t——年工作日，d；r——煤的密度，t/m3；1——管路输氮效率，可取0.9；2——采空区注氮效率，可取0.55；Cl——空气中的氧气含量，可取21％C2—采空区防火惰化指标，可取氧气含量7％。PART5氮气防灭火注意事项氮气防灭火注意事项（1）保证充足的氮气供应要保证有足够且连续不断、稳定的氮气供应源，一般应