采空区细水雾防灭火技术研究
发布时间：2021-11-20 08:04
我国煤炭储量大、分布范围广。在煤炭开采过程中,煤自然发火一直是困扰矿井安全的主要难题,也是影响我国能源行业健康稳定发展的重要因素。而采空区是煤自燃最为频发,治理最为困难,后果最为严重的区域。因此,研发高效可靠的采空区防灭火技术,丰富矿井防灭火技术体系,对提升矿井火灾防治能力,针对性地治理采空区自燃火灾具有重要的实际意义。本文以东荣一矿现开采煤层为研究对象,提出了采空区细水雾防灭火技术,从雾化方法,灭火降温特性以及防灭火原理等方面对利用细水雾进行采空区煤自燃防治进行了阐述和分析,认为细水雾防治采空区煤自燃的主要原理在于对环境的气相冷却,遗煤表面的浸润,稀释采空区氧气浓度,阻隔辐射热以及动力学效应五个方面。采用程序升温实验对煤自燃早期预测预报指标进行了研究,得出了采用CO、C2H4、C2H2气体作为东荣一矿煤层自然发火预报的主要指标气体,其中C2H2用于预报进入剧烈氧化阶段。而C2H6、φ（C2H4/C2H6）可以作为辅助指标判断煤的自燃状态,不能单独进行分析判断。由于φ（CO/CO2）、φ（C2H6/CH4）随煤温变化呈现出规律性不强,因此不宜选用作为预测预报体系的指标。利用实验分析的特...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细水雾分类
西安科技大学硕士学位论文82.2细水雾的常规雾化方法根据细水雾形成机理[64]，可以利用撞击射流、离心压力和双相流三种喷头将细水雾雾化。通常在雾化的过程中使用不同的细水雾系统会影响或改变细水雾的雾化锥角、灭火效率和使用成本等参数。2.2.1撞击射流喷头如图2.2所示，将喷孔与导流板作为主要元件的撞击射流喷头在雾化的过程中，液态水从管道到达喷嘴后被迅速喷出，从而撞击到导流板上产生液膜，最终在液膜破碎后得到直径比较小的水滴。图2.2撞击式喷头虽然撞击射流喷头的喷嘴设计不复杂，在生产的过程中也不用精密加工。但是，当水流从喷嘴喷洒时，其竖向动量依旧会受到限制。因为当水流在撞击导流板时，水滴速度会逐渐减慢，导致水滴动量也会下降。同时，导流板样式对水微粒分布程度也有很大影响。在系统压力增加时，粒滴的动量也不会有明显的提升。导流板样式以及出口速度决定了撞击射流喷头雾化的雾滴粒径分布、雾化强度和雾化锥角等主要参数。由于撞击射流喷头能产生直径较大的雾滴，灭火能力强，所以被经常用于抑制火灾或者是需要粒径较大的水雾控制火灾蔓延的场所。并且，在这方面已经做过了很多研究的研究者们认为：如果在船舶和非生产性建筑内配备撞击射流喷头，灭火能力不但会提高，还能有效地抑制喷射火焰以及使用不同可燃物的池火。2.2.2压力式离心喷头作为单流体喷嘴的压力式离心喷头通常由直径较小的喷嘴、旋流器以及内部固定装置组成。在离心压力喷头内，液态水在流经其内部固定装置时形成旋转流动，会在旋流
2细水雾防灭火特性与机理9器内产生高速旋转，从喷嘴快速喷洒形成水片后，由于喷洒速度过快，水片太薄，导致水片极不稳定，从而在喷洒后会被分解为细小的水微粒[48]。图2.3为压力式离心喷头。由于它形成的水微粒直径小且分布均匀、雾化锥角也较大，因此将几个独立的压力式离心喷头组合在一起形成的喷头体，会使水雾参数（雾化锥角及通量）增加。因为细水雾的粒径分布与系统出口释放压力有关，当系统出口压力升高时，水微粒的直径减小，动量和雾通量却将增加。然而，释放的压力在增加到一定值后如果再持续增加，动量和雾通量虽然也会继续增大，但出口压力影响水微粒直径分布的能力会随之降低。图2.3压力式离心喷头在需要控制火灾类型，尤其是表2.1中的A、B类火灾时，一般会采用压力式离心喷头。有研究人员发现除开固体物质的火灾外，压力式离心喷头不仅能对电气设施进行保护，还能有效的抑制电器类火灾[51]。表2.1火灾的分类火灾分类分类特性A类火灾是固体物质火灾。指在燃烧时通常会有灼热余烬产生的含有有机物性质的物质。如煤炭、衣物、干草、书本、纺织品等火灾。B类火灾指可溶性固体和可燃性液体火灾火灾。如汽油、原油、酒精、乙醇、石蜡等火灾。C类火灾指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷等火灾。D类火灾指金属火灾。如液体金属、铝镁合金、钾、钠、烷基类火灾。E类火灾是带电类的物体或仪器类火灾。2.2.3两相流喷头图2.4为两相流喷头，它的主要元件一般包括入气口、入水口以及气液混合室，因
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十四五”时期现代煤化工煤炭消费总量控制研究[J]. 杨芊,杨帅,樊金璐,郑剑平. 煤炭经济研究. 2020(02)
[2]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[3]基于主成分分析法的东荣一矿煤层自然发火指标气体实验研究[J]. 董绍朴,刘剑,李艳昌,白雪松,刘庆海. 矿业安全与环保. 2019(02)
[4]通风与细水雾耦合灭火机理实验研究[J]. 张培红,许文斌,曹宇. 消防科学与技术. 2017(07)
[5]双工作面均压通风防灭火技术在板定梁塔煤矿的应用[J]. 王海生. 煤矿安全. 2017(04)
[6]防灭火材料的灭火机理研究[J]. 熊珊珊,田兆君. 科技展望. 2016(32)
[7]高位钻孔注水防灭火技术的应用研究[J]. 彭献清,王昌. 煤炭技术. 2016(11)
[8]我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J]. 邓军,李贝,王凯,王彩萍. 煤炭科学技术. 2016(10)
[9]我国煤矿火灾防治现状及发展对策[J]. 梁运涛,侯贤军,罗海珠,田富超,于贵生. 煤炭科学技术. 2016(06)
[10]基于LDA的均直巷道断面突扩风速分布规律实验研究[J]. 刘剑,宋莹,李雪冰,白崇国,邓立军,吴刚. 煤炭学报. 2016(04)
博士论文
[1]防治煤自燃的悬砂胶体研究[D]. 徐永亮.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]液态CO2灭火技术在高瓦斯矿井火灾的治理研究与应用[D]. 阮增定.太原理工大学 2013
[2]巷道透采空区煤自燃火灾治理技术研究[D]. 杨晓敏.西安科技大学 2012
[3]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
本文编号：3506911
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
细水雾分类
西安科技大学硕士学位论文82.2细水雾的常规雾化方法根据细水雾形成机理[64]，可以利用撞击射流、离心压力和双相流三种喷头将细水雾雾化。通常在雾化的过程中使用不同的细水雾系统会影响或改变细水雾的雾化锥角、灭火效率和使用成本等参数。2.2.1撞击射流喷头如图2.2所示，将喷孔与导流板作为主要元件的撞击射流喷头在雾化的过程中，液态水从管道到达喷嘴后被迅速喷出，从而撞击到导流板上产生液膜，最终在液膜破碎后得到直径比较小的水滴。图2.2撞击式喷头虽然撞击射流喷头的喷嘴设计不复杂，在生产的过程中也不用精密加工。但是，当水流从喷嘴喷洒时，其竖向动量依旧会受到限制。因为当水流在撞击导流板时，水滴速度会逐渐减慢，导致水滴动量也会下降。同时，导流板样式对水微粒分布程度也有很大影响。在系统压力增加时，粒滴的动量也不会有明显的提升。导流板样式以及出口速度决定了撞击射流喷头雾化的雾滴粒径分布、雾化强度和雾化锥角等主要参数。由于撞击射流喷头能产生直径较大的雾滴，灭火能力强，所以被经常用于抑制火灾或者是需要粒径较大的水雾控制火灾蔓延的场所。并且，在这方面已经做过了很多研究的研究者们认为：如果在船舶和非生产性建筑内配备撞击射流喷头，灭火能力不但会提高，还能有效地抑制喷射火焰以及使用不同可燃物的池火。2.2.2压力式离心喷头作为单流体喷嘴的压力式离心喷头通常由直径较小的喷嘴、旋流器以及内部固定装置组成。在离心压力喷头内，液态水在流经其内部固定装置时形成旋转流动，会在旋流
2细水雾防灭火特性与机理9器内产生高速旋转，从喷嘴快速喷洒形成水片后，由于喷洒速度过快，水片太薄，导致水片极不稳定，从而在喷洒后会被分解为细小的水微粒[48]。图2.3为压力式离心喷头。由于它形成的水微粒直径小且分布均匀、雾化锥角也较大，因此将几个独立的压力式离心喷头组合在一起形成的喷头体，会使水雾参数（雾化锥角及通量）增加。因为细水雾的粒径分布与系统出口释放压力有关，当系统出口压力升高时，水微粒的直径减小，动量和雾通量却将增加。然而，释放的压力在增加到一定值后如果再持续增加，动量和雾通量虽然也会继续增大，但出口压力影响水微粒直径分布的能力会随之降低。图2.3压力式离心喷头在需要控制火灾类型，尤其是表2.1中的A、B类火灾时，一般会采用压力式离心喷头。有研究人员发现除开固体物质的火灾外，压力式离心喷头不仅能对电气设施进行保护，还能有效的抑制电器类火灾[51]。表2.1火灾的分类火灾分类分类特性A类火灾是固体物质火灾。指在燃烧时通常会有灼热余烬产生的含有有机物性质的物质。如煤炭、衣物、干草、书本、纺织品等火灾。B类火灾指可溶性固体和可燃性液体火灾火灾。如汽油、原油、酒精、乙醇、石蜡等火灾。C类火灾指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷等火灾。D类火灾指金属火灾。如液体金属、铝镁合金、钾、钠、烷基类火灾。E类火灾是带电类的物体或仪器类火灾。2.2.3两相流喷头图2.4为两相流喷头，它的主要元件一般包括入气口、入水口以及气液混合室，因
【参考文献】：
期刊论文
[1]“十四五”时期现代煤化工煤炭消费总量控制研究[J]. 杨芊,杨帅,樊金璐,郑剑平. 煤炭经济研究. 2020(02)
[2]2025年中国能源消费及煤炭需求预测[J]. 谢和平,吴立新,郑德志. 煤炭学报. 2019(07)
[3]基于主成分分析法的东荣一矿煤层自然发火指标气体实验研究[J]. 董绍朴,刘剑,李艳昌,白雪松,刘庆海. 矿业安全与环保. 2019(02)
[4]通风与细水雾耦合灭火机理实验研究[J]. 张培红,许文斌,曹宇. 消防科学与技术. 2017(07)
[5]双工作面均压通风防灭火技术在板定梁塔煤矿的应用[J]. 王海生. 煤矿安全. 2017(04)
[6]防灭火材料的灭火机理研究[J]. 熊珊珊,田兆君. 科技展望. 2016(32)
[7]高位钻孔注水防灭火技术的应用研究[J]. 彭献清,王昌. 煤炭技术. 2016(11)
[8]我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J]. 邓军,李贝,王凯,王彩萍. 煤炭科学技术. 2016(10)
[9]我国煤矿火灾防治现状及发展对策[J]. 梁运涛,侯贤军,罗海珠,田富超,于贵生. 煤炭科学技术. 2016(06)
[10]基于LDA的均直巷道断面突扩风速分布规律实验研究[J]. 刘剑,宋莹,李雪冰,白崇国,邓立军,吴刚. 煤炭学报. 2016(04)
博士论文
[1]防治煤自燃的悬砂胶体研究[D]. 徐永亮.中国矿业大学 2011
硕士论文
[1]液态CO2灭火技术在高瓦斯矿井火灾的治理研究与应用[D]. 阮增定.太原理工大学 2013
[2]巷道透采空区煤自燃火灾治理技术研究[D]. 杨晓敏.西安科技大学 2012
[3]粉煤灰凝胶防灭火技术在煤矿中的研究应用[D]. 隋涛.太原理工大学 2007
本文编号：3506911
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