氣體與固體吸附劑混合滅火并封存的方法及其試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤礦安全防滅火領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種c〇2氣體與固體吸附劑混合滅 火并封存的方法及其試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，礦井火災(zāi)日趨嚴(yán)重，惰性氣體已廣泛應(yīng)用到煤礦井下采空區(qū)的防滅火中。 在惰性氣體滅火中，C〇2氣體W其價(jià)格低廉、滅火時(shí)間短W及效果好的優(yōu)點(diǎn)，越來越多的用 在了煤礦井下采空區(qū)的防滅火中。但由于C〇2氣體在井下采空區(qū)滅火中的廣泛使用，隨之 也帶來一個問題，就是注入采空區(qū)滅火的C〇2氣體會經(jīng)采空區(qū)漏風(fēng)流進(jìn)入工作面回風(fēng)巷，最 終進(jìn)入大氣，成為溫室效應(yīng)的氣體排放來源，對環(huán)境造成影響。
[0003] 因此，有必要設(shè)計(jì)一種方法使C〇2在滅火后封存固定在采空區(qū)內(nèi)，W解決上述問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種在滅火時(shí)將c〇2氣體與固體吸附劑反 應(yīng)形成固體物，從而將C〇2氣體封存固定在采空區(qū)內(nèi)而不進(jìn)入大氣的C〇2氣體與固體吸附劑 混合滅火并封存的方法及其試驗(yàn)系統(tǒng)。 陽〇化]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種c〇2氣體與固體吸附劑混合滅火并封存的方法，包括在煤礦井下采空區(qū)內(nèi)撒 鋪固體吸附劑；滅火時(shí)向自然發(fā)火區(qū)通入C〇2氣體，C0 2氣體與所述固體吸附劑在高溫下反 應(yīng)，形成固體物封存于所述采空區(qū)內(nèi)。
[0007] 進(jìn)一步，所述固體吸附劑為氧化巧粉末，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在高溫條件下C〇2+CaO:二CaCO,。
[0008] 進(jìn)一步，所述氧化巧粉末為純度90%的工業(yè)固體粉末。
[0009] 一種采用上述c〇2氣體與固體吸附劑混合滅火并封存的方法的試驗(yàn)系統(tǒng)，包括供 氣系統(tǒng)、控氣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)及分析系統(tǒng)，四者依次相連，所述供氣系統(tǒng)設(shè)有氧氣瓶和C〇2氣 瓶，分別提供氧氣和C〇2氣體，所述供氣系統(tǒng)通過管路連接于所述反應(yīng)系統(tǒng)，所述控氣系統(tǒng) 設(shè)于所述管路上控制氧氣和C〇2氣體的流量，所述反應(yīng)系統(tǒng)包括密封的反應(yīng)箱，所述反應(yīng)箱 內(nèi)設(shè)有加熱器、托盤及溫度傳感器，所述加熱器用于加熱煤樣，所述托盤用于盛放固體吸附 劑，所述溫度傳感器用于測量所述反應(yīng)箱內(nèi)固體吸附劑的溫度，所述反應(yīng)箱外設(shè)有智能顯 示器連接于所述溫度傳感器，所述反應(yīng)箱的一側(cè)設(shè)有氧氣進(jìn)口和C〇2氣體進(jìn)口，分別供氧氣 和C〇2氣體進(jìn)入，所述反應(yīng)箱的另一側(cè)設(shè)有出氣口連接于所述分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)對所 述反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)后的氣體進(jìn)行分析并輸出結(jié)果。
[0010] 進(jìn)一步，所述管路包括第一管路和第二管路，所述第一管路連接于所述氧氣瓶與 所述氧氣進(jìn)口，所述第二管路連接于所述C〇2氣瓶和所述C0 2氣體進(jìn)口，所述第一管路和所 述第二管路上分別設(shè)有所述控氣系統(tǒng)。
[0011] 進(jìn)一步，所述控氣系統(tǒng)包括減壓閥、穩(wěn)壓閥、穩(wěn)流閥、流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥、進(jìn)氣閥 及流量調(diào)節(jié)出氣口，分別設(shè)于所述第一管路和所述第二管路上，通過調(diào)節(jié)所述控氣系統(tǒng)來 控制氧氣和C〇2氣體的流量。
[0012] 進(jìn)一步，所述反應(yīng)箱內(nèi)的另一側(cè)還設(shè)有排氣口，在試驗(yàn)前將氧氣通入所述反應(yīng)箱 內(nèi)，并通過所述排氣口將所述反應(yīng)箱內(nèi)的空氣排出，使所述反應(yīng)箱內(nèi)具有充足氧氣。
[0013] 進(jìn)一步，所述反應(yīng)箱的側(cè)壁設(shè)有密閉口，所述密閉口的內(nèi)側(cè)與所述反應(yīng)箱接口處 設(shè)有螺紋，通過手柄將所述密閉口旋轉(zhuǎn)關(guān)緊。
[0014] 進(jìn)一步，所述反應(yīng)箱的側(cè)壁設(shè)有觀察口，所述觀察口用鋼化玻璃封閉。
[0015] 進(jìn)一步，所述分析系統(tǒng)包括氣相色譜儀和計(jì)算機(jī)，所述氣相色譜儀分析所述反應(yīng) 箱內(nèi)的氣體成分，并通過所述計(jì)算機(jī)對分析結(jié)果進(jìn)行輸出。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] 在煤礦井下采空區(qū)內(nèi)撒鋪固體吸附劑，在滅火時(shí)的高溫環(huán)境下，C〇2氣體與固體吸 附劑反應(yīng)，形成固體物封存并固定在采空區(qū)內(nèi)，防止C〇2氣體泄露進(jìn)入大氣，避免其成為溫 室效應(yīng)的氣體排放來源，有利于環(huán)境保護(hù)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明c〇2氣體與固體吸附劑混合滅火并封存的試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明反應(yīng)系統(tǒng)中反應(yīng)箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖中，1-減壓閥、2-穩(wěn)壓閥、3-穩(wěn)流閥、4-流量計(jì)、5-流量調(diào)節(jié)閥、6-進(jìn)氣閥、 7-電纜、8-加熱器、9-溫度傳感器、10-托盤、11-反應(yīng)箱、12-智能顯示器、13-氧氣 瓶、14-(?氣瓶、15-流量調(diào)節(jié)出氣口、16-C0巧體進(jìn)口、17-氧氣進(jìn)口、18-排氣口、 19-出氣口、20-氣相色譜儀、21-計(jì)算機(jī)、22-密封口、23-手柄、24-窗口、25-第一管 路、26-第二管路。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 本發(fā)明提供一種C〇2氣體與固體吸附劑混合滅火并封存的方法，用于煤礦井下采 空區(qū)滅火中，先在采空區(qū)內(nèi)撒鋪固體吸附劑，在本實(shí)施例中，固體吸附劑為氧化巧粉末，綜 合考慮價(jià)格和效果，氧化巧粉末優(yōu)選的為純度90%的工業(yè)固體粉末，在其它實(shí)施例中，固 體吸附劑也可W為其它能與C〇2氣體反應(yīng)形成固體的物質(zhì)；滅火時(shí)向自然發(fā)火區(qū)通入C〇2 氣體，C〇2氣體進(jìn)行滅火并與固體吸附劑在高溫下反應(yīng)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：在高溫條件下 C0;十CaO心::CaC(),，形成固體殘留物即固體的碳酸巧，封存并固定在煤礦采空區(qū)內(nèi)。通過上 述方法可W將C〇2氣體W碳酸巧固體的形式封存于采空區(qū)內(nèi)，防止C0 2氣體泄露進(jìn)入大氣， 避免其成為溫室效應(yīng)的氣體排放來源，有利于環(huán)境保護(hù)。
[0023] 由于本發(fā)明的方法適用于煤礦井下采空區(qū)，而根據(jù)煤礦有關(guān)規(guī)定，采空區(qū)不允許 人員進(jìn)入，因此對于本發(fā)明方法的效果檢驗(yàn)及參數(shù)確定，需通過試驗(yàn)完成。因此，本發(fā)明還 提出采用上述方法的試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0024] 如圖1，試驗(yàn)系統(tǒng)包括四部分，分別為供氣系統(tǒng)曰，控氣系統(tǒng)b，反應(yīng)系統(tǒng)C及分析系 統(tǒng)山四者依次相連。供氣系統(tǒng)a包括氧氣瓶13和C〇2氣瓶14,分別提供氧氣和C0 2氣體， 供氣系統(tǒng)a通過管路連接于反應(yīng)系統(tǒng)C，控氣系統(tǒng)b設(shè)于管路上，控制氧氣和C〇2氣體的流 量。控氣系統(tǒng)b包括減壓閥1、穩(wěn)壓閥2、穩(wěn)流閥3、流量計(jì)4、流量調(diào)節(jié)閥5、進(jìn)氣閥6及流量 調(diào)節(jié)出氣口 15,通過調(diào)節(jié)控氣系統(tǒng)b來控制氧氣和C〇2氣體的流量，使得氧氣和C0 2氣體根 據(jù)試驗(yàn)需要通入反應(yīng)系統(tǒng)C中。
[00巧]反應(yīng)系統(tǒng)C包括反應(yīng)箱11，反應(yīng)箱11內(nèi)設(shè)有加熱器8、托盤10及溫度傳感器9， 加熱器8用于加熱煤樣，模擬采空區(qū)著火狀態(tài)，加熱器8通過電纜7連接到電源，托盤10用 于盛放固體吸附劑，即氧化巧粉末，溫度傳感器9用于測量反應(yīng)箱11內(nèi)氧化巧粉末的溫度， 反應(yīng)箱11外設(shè)有智能顯示器12連接于溫度傳感器9,使得溫度傳感器9的數(shù)據(jù)可由智能 顯示器12直接讀出，便于觀察和記錄。反應(yīng)箱11靠近供氣系統(tǒng)a的一側(cè)設(shè)有氧氣進(jìn)口 17 和C〇2氣體進(jìn)口 16,分別通過管路連接于氧氣瓶13和C0 2氣瓶14,供氧氣和C0 2氣體進(jìn)入 反應(yīng)箱11內(nèi)。反應(yīng)箱11的另一側(cè)設(shè)有出氣口 19和排氣口 18,出氣口 19連接于分析系統(tǒng) 山排氣口 18用于排出反應(yīng)箱11內(nèi)的空氣。
[00%] 分析系統(tǒng)d包括氣相色譜儀20和計(jì)算機(jī)21，氣相色譜儀20分析反應(yīng)箱11排出的 氣體成分，并通過計(jì)算機(jī)21對分析結(jié)果進(jìn)行輸出，通過數(shù)據(jù)結(jié)果，確定最佳反應(yīng)溫度和固 體吸附劑最佳用量，從而得到最好的效果，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用中固定吸附劑的用 量。
[0027]供氣系統(tǒng)a與反應(yīng)系統(tǒng)C之間的管路包括第一管路25和第二管路26,第一管路25連接于氧氣瓶13與氧氣進(jìn)口17,第二管路26連接于C〇2氣瓶14和C02氣體進(jìn)口16,第 一管路25和第二管路26上分別設(shè)有控氣系統(tǒng)b，來分別控制氧氣和C〇2氣體進(jìn)入反應(yīng)箱11 內(nèi)的時(shí)間和流量。 陽02引如圖2,反應(yīng)箱11為長、寬、高均為80cm的正方型箱體，由鋼板焊接而成，反應(yīng)箱 11的側(cè)壁設(shè)有密封口 22,在本實(shí)施例中，密封口 22設(shè)置在前側(cè)面，便于試驗(yàn)。密閉口 22為 直徑為40cm的圓形口，密閉口 22的內(nèi)側(cè)與反應(yīng)箱11接口處設(shè)有螺紋，密封口 22的邊緣設(shè) 有手柄23,通過旋轉(zhuǎn)手柄23將密閉口22旋轉(zhuǎn)關(guān)緊。反應(yīng)箱11的側(cè)壁設(shè)有觀察口24,在本 實(shí)施例中