煤自燃胶体阻化泡沫防火装置的研究与应用

发布时间：2017-03-27 03:06

  本文关键词：煤自燃胶体阻化泡沫防火装置的研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤炭是我国的主要能源之一,占据主导地位,我国经济的快速发展离不开煤炭。在将来工业的发展过程中,煤炭作为重要能源的支持作用会越来越重要。随着煤矿开采规模的不断变大,开采深度的加深,煤自燃时有发生,严重影响着煤矿井下工人的生命安全,制约着企业的经济发展。采空区存在很多的浮煤,并且有持续不断的漏风,进而提供氧气,因此采空区存在很好的蓄热环境,采空区的自燃“三带”是动态移动的、高温分布范围广、高温点非常隐蔽,因此当采空区发生自燃时,波及的面积非常大,进而给灭火带来很大的困难。当前煤自燃的防治技术主要是降低温度(如灌水、注浆、压注胶体、压注三相泡沫等)和注惰气(如注氮气、注二氧化碳等),这些技术在防治煤矿近距离采空区低位空间中的火灾效果比较明显,但是对于远距离采空区的高位空间的火灾防治效果不佳。在采空区内部容易发生煤自燃,采空区内环境复杂,面积大,着火点比较隐蔽,着火位置难以确定,一般的防火材料不能够大面积的进行充填,并且堆积性差,对采空区火灾的防治效果较差。因此提出胶体阻化泡沫防火技术,研制出胶体阻化泡沫制备装置,胶体阻化泡沫在采空区内可以降低氧气浓度、惰化、堵漏,利用泡沫的流动特性把阻化材料输送到采空区的隐蔽区域,由于泡沫具有堆积的特点,因此可以在采空区高位空间迅速堆积。本论文在前人研究泡沫防火的基础上做了新的尝试,研制出新的胶体阻化泡沫制备装置,通过两级发泡装置实现高分子胶体阻化液的高效发泡。本论文在理论分析的基础上,设计出两级发泡装置,发泡装置选取射流比例混合器实现高分子胶体阻化液的自动配比,射流比例混合器的各部分尺寸根据流体力学的知识进行计算,对射流比例混合器进行实验,选出适合胶体阻化泡沫制备装置的射流比例混合器以及最佳供水压力为0.8MPa。对胶体阻化泡沫制备装置进行了工业实验,确定了其最佳工作参数。利用煤的自然程序升温装置,分析煤样经胶体阻化泡沫处理前后耗氧速率及指标性气体的浓度变化,利用ANSYS数值模拟软件,对胶体阻化泡沫装置进行数值模拟,进一步确定了其工作参数,建立了符合采空区实际情况的数学模型,对胶体阻化泡沫在采空区的流动情况进行了数值模拟。通过在某煤矿7309工作面的现场应用,确定了煤自燃胶体阻化泡沫防火工艺及设备参数,取得了较好的现场效果,发挥出了胶体阻化泡沫的防火效果。
【关键词】：煤自燃 胶体阻化泡沫 射流比例混合器 胶体阻化泡沫制备装置 数值模拟
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD752.2
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国内外现有的防治煤自燃技术10-11
• 1.2.2 阻化剂防火技术的研究现状11
• 1.2.3 泡沫防火技术及装置的研究现状11-12
• 1.3 研究内容和研究目标12-13
• 1.3.1 研究内容12-13
• 1.3.2 研究目标13
• 1.4 研究方案和技术路线13-15
• 1.4.1 研究方案13-14
• 1.4.2 技术路线14-15
• 2 胶体阻化泡沫制备装置的设计及发泡材料的选择15-31
• 2.1 胶体阻化泡沫制备装置的总体设计15
• 2.2 射流比例混合器15-24
• 2.2.1 射流比例混合器的结构及原理16
• 2.2.2 射流比例混合器的尺寸计算16-18
• 2.2.3 射流比例混合器的压力损失计算18-24
• 2.3 胶体阻化泡沫制备装置构件的确定24-26
• 2.3.1 带温压补偿的涡街流量计24-26
• 2.3.2 喷嘴的确定26
• 2.3.3 其他构件的选择26
• 2.4 胶体阻化泡沫制备装置26-28
• 2.4.1 发泡室尺寸的计算26-27
• 2.4.2 胶体阻化泡沫制备装置的尺寸设计27-28
• 2.4.3 胶体阻化泡沫制备装置的外观设计28
• 2.5 胶体阻化泡沫制备装置的工作原理及优点28-30
• 2.5.1 胶体阻化泡沫制备装置的工作原理28-29
• 2.5.2 胶体阻化泡沫制备装置的优点29-30
• 2.6 发泡材料的选择30
• 2.7 本章小结30-31
• 3 胶体阻化泡沫制备装置的实验31-47
• 3.1 射流比例混合器的优选实验31-34
• 3.1.1 射流比例混合器的实验过程31-32
• 3.1.2 实验结果及分析32-34
• 3.2 胶体阻化泡沫制备装置的参数优化实验34-40
• 3.2.1 胶体阻化泡沫制备装置的连接34-35
• 3.2.2 实验过程35-37
• 3.2.3 实验结果分析37-40
• 3.2.4 胶体阻化泡沫制备装置的最佳参数40
• 3.3 胶体阻化泡沫抑制煤氧化特性的实验40-46
• 3.3.1 实验原理和装置40-41
• 3.3.2 实验过程41
• 3.3.3 实验结果分析41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 煤自燃胶体阻化泡沫输送数值模拟47-59
• 4.1 胶体阻化泡沫制备装置的数值模拟47-53
• 4.1.1 胶体阻化泡沫制备装置的模型建立47-48
• 4.1.2 网格划分48-49
• 4.1.3 设置边界条件49
• 4.1.4 数值模拟结果分析49-53
• 4.2 胶体阻化泡沫在采空区运移的数值模拟53-58
• 4.2.1 采空区模型建立53-54
• 4.2.2 模拟结果分析54-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 胶体阻化泡沫制备装置的现场工业试验59-64
• 5.1 工作面概况59-60
• 5.2 工作面应用过程60-62
• 5.3 应用结果分析62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 论文的创新点65
• 6.3 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 附录70

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本文编号：269763