高效注氮防灭火技术的研究与应用
刘志强
（开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司生产技术部，河北蔚县０７５７１３）
［摘 要］ 根据注氮防灭火技术存在的不足，结合阻化细水雾防灭火技术的特点，开展了高效注氮防灭火技术的研究，构建了高效注氮防灭火系统，确立了工艺流程及技术指标。将研究成果运用于蔚州崔家寨矿和单侯矿，对矿区的安全生产、自燃火灾的防治以及防灭火工作具有积极的指导作用，也为其他矿区防灭火工作提供参考。
［关键词］ 高效注氮；防灭火技术；研究
［中图分类号］ＴＤ７５２.２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００６－６２２５（２０１４）０４－０１３３－０３
ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＮｉｔｒｏｇｅｎ－ｉｎｊｅｃｔｉｏｎＦｉｒｅＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄ
ＥｘｔｉｎｇｕｉｓｈｍｅｎｔａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
［收稿日期］２０１３－１１－２０
［ＤＯＩ］１０.１３５３２／ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｎ１１－３６７７／ｔｄ.２０１４.０４.０４０
［作者简介］刘志强（１９８１－），男，河北徐水人，工程师，副所长，从事矿井通风安全工作。
［引用格式］刘志强.高效注氮防灭火技术的研究与应用［Ｊ］.煤矿开采，２０１４，１９（４）：１３３－１３５，１３８.
２０世纪５０—８０年代，国内外已开始广泛研究
并使用氮气进行矿井防灭火［１］
。由于注入到防灭
火区域的常规氮气不易滞留［２］
，不能“长期”覆盖在可燃物或已燃物的表面上，其隔氧性较差；注氮虽然能迅速窒息火灾，但其降温能力弱，火区完
全熄灭时间较长［３］
，不能有效地消除高温点。
针对蔚州矿区高含水煤层易疏水引起煤自然发火及常规氮气防灭火和常规阻化细水雾防灭火技术的缺点，提出高效注氮防灭火技术并开展研究。高效注氮防灭火技术是指通过雾化装置将低温阻化液雾化成细微液滴，混合至氮气风流中送入防灭火区域进行火灾防治。该技术可直接利用矿井现有的氮气管路、输水管路，占据空间小，操作简单，能连续工作，并具有降温、惰化、阻化、雾化多重作用，突破了常规氮气易随风逸散、降温效果有限、灭火周期长的技术瓶颈，具有广泛的实用性。１ 高效注氮防灭火特性
１.１ 高效注氮防灭火基础特性模拟试验１.１.１ 试验系统及原理
（１）试验系统 制冷箱体内的液体通过软管连接自吸式水泵，水泵通过软管连接有液体流量计，流量计出口为φ１５ｍｍ铁管并与雾化喷头液体入口连接，铁管上安装有液体压力表。同时，氮气瓶通过软管连接气体流量计，气体流量计通过另一路铁管连接雾化喷头气体入口，铁管上安装有气体流量计。雾化喷头伸入并密封在注氮管内。试验系统示意如图１
所示。
图１ 试验平台平面示意
（２）试验原理 把降温至－１０～－５℃的ＭｇＣｌ２
溶液由自吸泵抽到阻化液管中，经流量计、压力表与另一管道中的氮气分别通入雾化喷头的液体入口和气体入口，液体压力和气体压力分别由调压阀控制，ＭｇＣｌ２溶液与氮气在雾化喷头内迅速混合、膨胀、破碎，形成粒径１０～１０００μｍ的液滴，并沿注氮管喷射出。试验主要是研究高效注氮所形成的雾化氮气中液滴粒径等基础特性。
１.１.２ 测定参数
经过多次试验分析得出了氮气雾化所用阻化液的最佳温度范围为－１０～－５℃；根据试验所使用的雾化喷头，测定其最佳雾化压力为气体０.３０ＭＰａ、液体０.３０ＭＰａ，并且此时具有较好的液滴均匀度（ＤＲ＝０.９６３）和适宜的液滴数量中径和体积中径（ＮＭＤ＝１７７.８μｍ，ＶＭＤ＝１８４.６μｍ）；与环境温差４０℃条件下，低温阻化液滴的生存时间是常温清水液滴生存时间的１.５３倍，低温阻化液可以有效地延长水分在作用区域的保留时间。２ 高效注氮防灭火系统及工艺２.１ 系统设计
３
３１第１９卷第４期（总第１１９期）
２０１４年８月
煤 矿 开 采
ＣＯＡＬＭＩＮＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ.１９Ｎｏ.４（ＳｅｒｉｅｓＮｏ.１１９）
Ａｕｇｕｓｔ ２０１４