矿(kuang)用二(er)氧化(hua)碳防灭火装(zhuang)置

概述：

  随着我国煤矿矿井(jing)开采(cai)深度的增加，开采(cai)的煤层(ceng)自(zi)燃性增强(qiang)，地温高(gao)，易(yi)自(zi)燃、高(gao)瓦斯矿井(jing)数量(liang)越来越多(duo)，自(zi)燃火灾(zai)防(fang)治任务十(shi)分(fen)繁重(zhong)，矿井(jing)采(cai)空区(qu)防(fang)灭火形(xing)势十(shi)分(fen)严(yan)峻。因此防(fang)治矿井(jing)发(fa)火的问题已(yi)经直接关(guan)系到煤炭的安全发(fa)展(zhan)。

液态二氧化(hua)碳防(fang)灭火技术作为新型的(de)防(fang)灭火技术已经逐渐为煤矿(kuang)救援安全的(de)有识之士关注并应用。

液(ye)态(tai)二氧化(hua)(hua)碳(tan)具(ju)有良(liang)好的降(jiang)温和惰(duo)化(hua)(hua)性能。但必须解决装、运、灌注这三个(ge)环节(jie)的工艺安(an)全技术问(wen)题(ti)。针对以上问(wen)题(ti)我公司成功研制出了(le)代表(biao)国(guo)内先进(jin)的安(an)全可靠的技术及装备，保证了(le)液(ye)态(tai)二氧化(hua)(hua)碳(tan)井下灌注的顺利进(jin)行。

《辽阳正阳机械设(she)备(bei)制造有限公司》从(cong)2009年至今从(cong)事液(ye)态二氧(yang)化碳(tan)防(fang)(fang)(fang)灭(mie)火(huo)项目的(de)研(yan)发及成熟(shu)应用(yong)已经十一(yi)年了(le)。公司现(xian)已研(yan)发出适(shi)合煤(mei)矿救(jiu)援安全(quan)应用(yong)的(de)液(ye)态二氧(yang)化碳(tan)降温、防(fang)(fang)(fang)灭(mie)火(huo)九项zhuanli技术产品，并(bing)获得国家第五届安全(quan)生产科技成果二等奖(jiang)。完善配(pei)套的(de)技术和装(zhuang)(zhuang)备(bei)适(shi)合煤(mei)矿各种现(xian)场条(tiao)件下防(fang)(fang)(fang)灭(mie)火(huo)。现(xian)已采用(yong)液(ye)态二氧(yang)化碳(tan)防(fang)(fang)(fang)灭(mie)火(huo)装(zhuang)(zhuang)备(bei)成功(gong)处理了(le)多起煤(mei)矿火(huo)灾(zai)事故，效果非(fei)常显著。

      多年的(de)实践结果可以证明(ming)，液态(tai)二氧化碳(tan)防(fang)灭火技术及装备不仅用于(yu)灭火毋(wu)庸置疑，而且用于(yu)边生(sheng)产边防(fang)治自然发火，更(geng)加行之有效。 完(wan)善的(de)质量保证体系(xi)及优质的(de)服务，为煤(mei)矿安全提供了(le)新的(de)更(geng)加可靠的(de)保障。

液态二氧化碳防灭(mie)火技术的优势：

通过与国内外常规(gui)防(fang)灭火技术和材(cai)料优缺点的比较，以及将(jiang)液态二(er)氧化碳应用(yong)于煤矿矿井防(fang)灭火实践(jian)的总结分析，足(zu)以证(zheng)明液态二(er)氧化碳防(fang)灭火技术具备以下七大优点。

①液态二氧(yang)化碳注(zhu)入火区空间，会瞬间体积膨胀气化，吸(xi)收大(da)量的热，使(shi)得火区温(wen)度(du)和氧(yang)气浓(nong)度(du)降低加快，降温(wen)效果明(ming)显(xian)。

②液态(tai)二(er)氧(yang)化(hua)碳吸收热(re)量气化(hua)后，可(ke)扩(kuo)散(san)充满(man)任何(he)形状的(de)几何(he)空间，因而便于对矿井采空区深部(bu)、高冒窝等人们不便接近(jin)的(de)地点进行(xing)灭火。

③ 符合国家节能减(jian)排(pai)的要求。液态二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)主要是煤化(hua)(hua)工(gong)等化(hua)(hua)工(gong)厂(chang)产(chan)生(sheng)的二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)废气(qi)回收加工(gong)而成的副产(chan)品，不利(li)(li)用就会(hui)排(pai)放污染大(da)气(qi)。将其(qi)注入井下(xia)采空区(qu)，不仅可起到(dao)防灭火作用，同时利(li)(li)用煤体对其(qi)强(qiang)吸(xi)附(fu)的特(te)性，可使大(da)多数二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)留存于采空区(qu)。

④液(ye)态(tai)二(er)氧化(hua)碳灌(guan)注火区后，能有效降低(di)煤氧复合速(su)度，迅速(su)抑制燃(ran)烧，更有利于防止瓦斯(si)、煤尘爆炸。

⑤负面损失少，不(bu)会(hui)损坏井下设备和井巷设施，因而灭火后的恢复工作(zuo)，量少且(qie)容(rong)易(yi)。

⑥输送便利。

⑦灭(mie)火用材成本(ben)低于(yu)其它(ta)灭(mie)火成本(ben)。

.液(ye)态二氧化(hua)碳防(fang)灭火核心技术：

用(yong)槽车直接灌注(zhu)液态二氧化碳的安全隐(yin)患：1、管(guan)(guan)(guan)道灌注(zhu)距离长液态二氧化碳压力(li)不足结成(cheng)干冰堵塞管(guan)(guan)(guan)道导致(zhi)管(guan)(guan)(guan)道爆(bao)裂；2、管(guan)(guan)(guan)道金相组织不确定一(yi)旦发生(sheng)危(wei)险管(guan)(guan)(guan)道产(chan)生(sheng)爆(bao)裂造(zao)成(cheng)人员伤(shang)害；3、操(cao)作人员误操(cao)作也会产(chan)生(sheng)以上问题(ti)。

   二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)是(shi)由碳(tan)(tan)原(yuan)(yuan)子和氧(yang)原(yuan)(yuan)子以1∶2组(zu)成的化(hua)(hua)合物，化(hua)(hua)学分子式(shi)为CO2。密度大约(yue)是(shi)空气的1.53倍。二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)的状态(tai)可以以固体、液(ye)体或气体状态(tai)存在。在温度为-56.6℃，压力为0.417MPa时，在三态(tai)点之间。二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)只有(you)在温度-56.6～31.1 ℃、压力0.417～7.09MPa之间，才能以液(ye)体状态(tai)存在。

    二氧化碳所处的相(xiang)(xiang)态不是绝对(dui)(dui)固(gu)定的，而(er)是随着压力(li)大小和(he)温度(du)高低(di)而(er)变化。一旦压力(li)和(he)温度(du)发生变化，其(qi)相(xiang)(xiang)态就会转(zhuan)移，液态可能(neng)变为(wei)(wei)固(gu)体干(gan)冰(bing)，亦(yi)可能(neng)气化。为(wei)(wei)了有效地防(fang)(fang)止使液态二氧化碳在管(guan)路的流(liu)经过(guo)程中被固(gu)化结(jie)冰(bing)，建立一套相(xiang)(xiang)对(dui)(dui)完善(shan)的工艺(yi)装(zhuang)备(bei)系统，是解(jie)决防(fang)(fang)止固(gu)化的主要技术(shu)途(tu)径(jing)。

矿(kuang)用(yong)(yong)液态二氧化防灭火工艺装备(bei)的安全(quan)应用(yong)(yong)：

【液(ye)态二氧(yang)化碳(tan)在防(fang)灭火(huo)过程中的灌注方式】

1.从(cong)井上打钻孔下套管进行灌(guan)注

2.利用矿(kuang)井现有(you)管道(dao)进行灌注（如制氮机管道(dao)、压风管道(dao)等）

3.通过(guo)小型转(zhuan)储罐(guan)将(jiang)液态二氧化碳转(zhuan)载至(zhi)井(jing)(jing)下灌(guan)注点(dian)，直(zhi)接在井(jing)(jing)下进行灌(guan)注

【液态二氧化碳防灭火装(zhuang)备(bei)按照煤矿矿井灌注特点可(ke)分为两种型式】

液态二氧化碳地面灌(guan)注防灭(mie)火装备(灭(mie)火装备)

装备特点：流量大、速度快、输(shu)送(song)(song)距离(li)长(zhang)。本装备系统最(zui)大灌(guan)注量可达10000Nm3/h，标准灌(guan)注量3000Nm3/h，输(shu)送(song)(song)距离(li)6000米。

功能是：将(jiang)液态(tai)二氧(yang)化碳转换成气体，然后经(jing)管道输送灌注于火区。（说明：将(jiang)脉(mai)冲(chong)高压(ya)(ya)转换成适合(he)稳定压(ya)(ya)力(li)。减(jian)压(ya)(ya)稳压(ya)(ya)）

装备组成：依据煤矿的防灭火需求，本装备由矿用大型液态二氧化碳储罐、自热式气(qi)液(ye)转换器(qi)、强热式气(qi)液(ye)转换器(qi)、气(qi)体压(ya)(ya)(ya)力调控(kong)装置(zhi)、液(ye)态二氧化碳(tan)增(zeng)压(ya)(ya)(ya)装置(zhi)等部分组成，同时(shi)配(pei)有控(kong)制阀、安(an)全(quan)阀、压(ya)(ya)(ya)力表、温度表、液(ye)位计等安(an)全(quan)器(qi)件(jian)，并与井下防灭(mie)火管路连接(jie)，装配(pei)成为矿用液(ye)态二氧化碳(tan)地面灌注防灭(mie)火装备(bei)。

【基(ji)本系统各(ge)构成设备的结构特(te)征(zheng)及功能(neng)】

①大型(xing)液态二(er)氧化碳(tan)转(zhuan)储罐(guan)

功(gong)能和作用：将来(lai)自(zi)煤化工的液态二(er)氧(yang)化碳(tan)储存，并(bing)释(shi)放液态二(er)氧(yang)化碳(tan)至自(zi)热式(shi)转换(huan)器供其气化之用。

   转储罐属于(yu)压力(li)容器，须由具有资(zi)质的单位设计和制(zhi)作，产品质量须达到相(xiang)关的国家及行业标准要求(qiu)。 ;    

   依据(ju)煤矿(kuang)的(de)特(te)殊条件，安全性，可靠性及功(gong)能要求(qiu)，将(jiang)本设(she)备的(de)内部工艺管路进行了专(zhuan)项设(she)计；使之(zhi)更加适(shi)合煤矿(kuang)井下灌(guan)注(zhu)的(de)要求(qiu)。从而达到(dao)迅速灭火的(de)目的(de)。

【基本系(xi)统各(ge)构(gou)成设备的结构(gou)特征(zheng)及(ji)功能】

②自热式气液转换器

功能：其(qi)主要作用为(wei)将转储罐所(suo)释放(fang)的(de)液体以自加热方式转化(hua)成为(wei)气体并输送至下一道工序。

二(er)氧化碳(tan)属(shu)于有害(hai)气体，在释放的过程中(zhong)(zhong)很容(rong)易由(you)于工艺装(zhuang)备(bei)的缺陷产生泄漏(lou)危及安全。由(you)于煤矿特殊的环(huan)境(jing)要(yao)求，对其(qi)设(she)计要(yao)求、制造环(huan)境(jing)、检(jian)测手段(duan)要(yao)求极(ji)为(wei)严格、检(jian)测设(she)备(bei)要(yao)极(ji)为(wei)精良。我公司(si)从德国引(yin)进先进的检(jian)测设(she)备(bei)，避免(mian)了设(she)备(bei)在灌注当中(zhong)(zhong)发生泄漏(lou)，造成(cheng)事故隐(yin)患。

【基本(ben)系统(tong)各构成设备的(de)结构特征及功能(neng)】

③强(qiang)热式辅助气液转换器(qi)

功能：以(yi)强制(zhi)(zhi)加热(re)方式将液态二氧化碳转换(huan)(huan)成气体，完成终极(ji)转换(huan)(huan)。设备操作简便实用。本设备的(de)加热(re)系统和增压系统已实现了控制(zhi)(zhi)智(zhi)能化、自动化，不仅操作简便，而且(qie)提(ti)高(gao)了装备的(de)安全(quan)性和可靠性。转换(huan)(huan)器内压力(li)、温度和流量的(de)智(zhi)能化自动控制(zhi)(zhi)，达到了国内一流水(shui)平。

④气体压力调控装置

功能：将(jiang)转换器内热交换后的(de)(de)过高(gao)压力的(de)(de)、脉冲(chong)状(zhuang)态的(de)(de)气体调(diao)节(jie)成(cheng)为与井下管路系统匹配的(de)(de)合理压力的(de)(de)、平稳(wen)状(zhuang)态的(de)(de)气体，进行释放和输出，从(cong)而达到安全灭火的(de)(de)效果。

 气(qi)体(ti)压力(li)调(diao)控装置输出压力(li)取决(jue)于(yu)井下防(fang)灭火管(guan)(guan)路的(de)气(qi)体(ti)流量(liang)和管(guan)(guan)路总(zong)阻(zu)(zu)(zu)力(li)，按流量(liang)和阻(zu)(zu)(zu)力(li)计算(suan)的(de)管(guan)(guan)路所消耗的(de)压力(li)与该(gai)装置输出压力(li)应当匹配，使(shi)之相等(deng)。其(qi)中(zhong)，管(guan)(guan)路流量(liang)决(jue)定(ding)于(yu)用户所需的(de)液态(tai)二氧化(hua)碳气(qi)量(liang)，而(er)管(guan)(guan)路总(zong)阻(zu)(zu)(zu)力(li)决(jue)定(ding)于(yu)管(guan)(guan)径和管(guan)(guan)壁(bi)摩(mo)擦阻(zu)(zu)(zu)力(li)及管(guan)(guan)路局部阻(zu)(zu)(zu)力(li)。 

智 能 型(xing) 防 火(huo) 装 备(bei)

液态(tai)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)经转储、转气(qi)、调压(ya)后(hou)，再(zai)通过(guo)地面铺设(she)至(zhi)井下的(de)合适管道将其注入(ru)井下火区或高温点(dian)。达(da)到(dao)抑制(zhi)瓦斯(si)、煤尘爆炸、防(fang)灭火的(de)效果。灌注过(guo)程(cheng)全部(bu)采用智能化(hua)自动控制(zhi)型(xing)式并通过(guo)以太网传输到(dao)计(ji)算机后(hou)台系统，实(shi)现(xian)远程(cheng)实(shi)时(shi)监测，并实(shi)现(xian)网络(luo)发(fa)布。本zhuanli技(ji)术装(zhuang)备代表着目前国(guo)内液态(tai)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)防(fang)灭火先进的(de)技(ji)术产品。

矿用直注式液态二(er)氧(yang)化(hua)碳降温防灭火(huo)装置

装备(bei)特点：本系统结构简(jian)单，降(jiang)温(wen)效果好(hao)（输送距离500米内温(wen)度可达(da)到-25℃～-31℃）、输送距离长（井(jing)下水平输送距离可达(da)1000米以(yi)上）、惰化效果好(hao)，操作简(jian)单安全可靠。本装备(bei)系统解决了为(wei)防(fang)止液态二氧(yang)化碳在释放过程中，因为(wei)压力降(jiang)低形成固(gu)态堵塞管路的(de)问(wen)题。

功能：将直注(zhu)式液态(tai)二氧(yang)化碳储罐(guan)的液体通过专用的输送管(guan)道直接(jie)灌注(zhu)于火区。使(shi)得液态(tai)二氧(yang)化碳在火区内迅速膨胀降(jiang)温，达(da)到既惰化又降(jiang)温的效(xiao)果。

系统组成：液态(tai)二氧化碳(tan)直注转储罐、自增压变送调控装(zhuang)(zhuang)置、液态(tai)二氧化碳(tan)远(yuan)距离输送装(zhuang)(zhuang)置、适压启动(dong)装(zhuang)(zhuang)置、耐(nai)高(gao)压隔热(re)金属软(ruan)管(guan)等。

②自增压变送调装置

作(zuo)用(yong)1：在地面(mian)通过自(zi)增压(ya)调控系统对直(zhi)注式液态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)储罐(guan)实施增压(ya)，控制液态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)直(zhi)注转储罐(guan)内(nei)的释放压(ya)力，使(shi)得直(zhi)注式液态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)转储罐(guan)内(nei)的液体(ti)完全释放干净。本系统为自(zi)主研发(fa)zhuanli产品。

作用2：将(jiang)大储(chu)罐(guan)内的液态(tai)二氧化碳快速转(zhuan)送至直注式液态(tai)二氧化碳转(zhuan)储(chu)罐(guan)内。实现装备工艺流程完(wan)善。

③远距离输送装置

针对压(ya)力不足的直注式液(ye)态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)转储罐实(shi)施持(chi)续增压(ya)，以保持(chi)液(ye)态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)直注转储罐内(nei)的释放(fang)压(ya)力，延长液(ye)态二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)流经管(guan)道末端距离。本系(xi)统为自(zi)主研发zhuanli产品。

④无动力运输工具(ju)(平板矿车)

无(wu)动力运输工(gong)具(ju)(平板矿(kuang)(kuang)车(che))承(cheng)载直注(zhu)式转储罐，每(mei)一个储液罐占一节矿(kuang)(kuang)车(che)。

⑤耐(nai)高压(ya)隔热(re)金属软管(guan)WGFDN40/PN3.0

弥(mi)补(bu)高压胶管在低温(wen)状态下产(chan)(chan)生(sheng)低温(wen)脆裂，导(dao)致液态二氧化碳泄漏危及(ji)人身安全，给煤矿安全生(sheng)产(chan)(chan)及(ji)救援带来(lai)灾害的隐患。

所(suo)以针对煤矿矿井防灭火特征独(du)家研发定制的金属软(ruan)连接(jie)管路，以其独(du)特的加工手段，双层(ceng)内衬结构使得液态二氧(yang)化(hua)碳在灌注的过程(cheng)中更加安全可靠。

液(ye)态二氧化碳防灭火技术质量(liang)管(guan)理安(an)全应用：

二氧化碳属于(yu)有害气体，在释(shi)放(fang)的(de)过程中很(hen)容易由于(yu)工(gong)艺装备(bei)、加工(gong)手段(duan)的(de)缺欠及(ji)流经(jing)管道的(de)材质、承(cheng)受压力和耐低温能(neng)力的(de)不足(zu)发生泄漏危(wei)及(ji)人身安全，给(ji)煤(mei)矿井下防灭火安全造成危(wei)害。   

液态二氧化碳(tan)用于煤矿防灭火中安全(quan)灌注(zhu)技(ji)术(shu)的概述：

工艺(yi)装备的(de)(de)安(an)全保障尤为重(zhong)要。液(ye)态二氧(yang)化碳属于低温液(ye)体，在(zai)液(ye)态释放(fang)过(guo)程(cheng)中，吸收(shou)大(da)量的(de)(de)热，发生设施(shi)(shi)冻裂。因此，在(zai)煤(mei)矿(kuang)实施(shi)(shi)液(ye)态二氧(yang)化碳防灭(mie)火技术，必须解(jie)决相应(ying)的(de)(de)装备系统的(de)(de)有关安(an)全技术问题。

液态二氧化碳工(gong)艺(yi)装备产品质量(liang)及安全的保障(zhang)

1. 液态二氧化碳防灭火装备(bei)(bei)的(de)核心部件(jian)是钢(gang)制压力(li)容(rong)器及承压设(she)(she)备(bei)(bei)。遵照中华人民(min)共(gong)和(he)(he)国(guo)国(guo)务院(yuan)令第373号发布的(de)《特种设(she)(she)备(bei)(bei)安全监察(cha)条例(li)》和(he)(he)国(guo)家质(zhi)量技术(shu)监督(du)总局颁发的(de)《压力(li)容(rong)器安全技术(shu)监察(cha)规程》及相关(guan)技术(shu)法规的(de)规定。保(bao)(bao)证(zheng)产品(pin)质(zhi)量，确保(bao)(bao)设(she)(she)备(bei)(bei)在煤(mei)矿井下安全运行。

2.设(she)计(ji)、工艺质(zhi)控系统的保障

3.材(cai)料质(zhi)控系(xi)统的保障

4.焊接(jie)质控系统的保障(zhang)

5.检测质(zhi)控(kong)系(xi)统(tong)的保障(zhang)

6.产品检验的保障

7.质量保证体系与组织机(ji)构的(de)保障

通(tong)过对液(ye)(ye)(ye)态(tai)二氧(yang)(yang)化碳(tan)防灭火(huo)技(ji)术的(de)(de)研究，我们克服了(le)(le)液(ye)(ye)(ye)态(tai)二氧(yang)(yang)化碳(tan)在装、运(yun)、灌注(zhu)这(zhei)3个(ge)环(huan)节(jie)的(de)(de)技(ji)术难题，实现了(le)(le)液(ye)(ye)(ye)态(tai)二氧(yang)(yang)化碳(tan)在矿(kuang)井的(de)(de)快速、安全(quan)(quan)运(yun)输；压力、温度(du)的(de)(de)持续性(xing)、灌注(zhu)过程(cheng)的(de)(de)高效(xiao)稳定；成功(gong)解(jie)决了(le)(le)灌注(zhu)过程(cheng)中管道结冰堵塞问题，保(bao)证了(le)(le)二氧(yang)(yang)化碳(tan)以(yi)液(ye)(ye)(ye)态(tai)或气液(ye)(ye)(ye)结合形式注(zhu)入火(huo)区。本技(ji)术的(de)(de)研制成功(gong)及(ji)顺利实施，可有效(xiao)的(de)(de)防治(zhi)高地温煤矿(kuang)采空区煤自燃的(de)(de)发生和发展，有利保(bao)障了(le)(le)矿(kuang)井的(de)(de)安全(quan)(quan)生产。

     本(ben)技术(shu)成(cheng)果的(de)成(cheng)功实(shi)(shi)施，适应国家(jia)实(shi)(shi)施新(xin)一轮节能减(jian)排(pai)的(de)号召(zhao)，必将(jiang)推(tui)动二(er)氧化碳(tan)节能减(jian)排(pai)及防灭火(huo)技术(shu)应用(yong)(yong)的(de)研究和(he)发展，深入(ru)到一个(ge)崭新(xin)的(de)应用(yong)(yong)领(ling)域。这不仅(jin)可(ke)保障(zhang)煤矿安(an)全(quan)开(kai)采，而且对(dui)煤化工产生的(de)二(er)氧化碳(tan)废气的(de)治理及丰富和(he)完善易(yi)燃矿井(jing)防灭火(huo)技术(shu)保障(zhang)体系具有较(jiao)大的(de)促进和(he)示范(fan)作(zuo)用(yong)(yong)。随着煤化工产业(ye)在全(quan)国的(de)蓬(peng)勃兴起，二(er)氧化碳(tan)减(jian)排(pai)净化及防灭火(huo)应用(yong)(yong)在全(quan)国范(fan)围将(jiang)有广(guang)阔(kuo)的(de)推(tui)广(guang)应用(yong)(yong)前景。