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煤炭自燃標志性氣體有什么用?

2019-11-05 16:09
煤炭自燃標志性氣體是指可以標示煤炭自燃情況的氣體。煤炭氧化時,不斷積聚熱量,并逸出烷烴、烯烴、CO2、CO等一系列成分,這些氣體逸出的時間、濃度、種類與煤炭種類、地質條件、溫度、氧氣濃度等條件相關,不同種類的煤炭氧化時逸出的氣體種類、氣體逸出時溫度差和時間差均不同。因此,為了準確預測煤炭自燃,選擇能夠反映煤炭自燃溫度和狀態的合理氣體十分重要
(1)煤炭自燃發火的三個階段受煤炭種類的影響,煤炭種類不同,則各個階段的標志性氣體的選擇也不同;
(2)高硫煤、無煙煤的煤炭自燃氣體指標為CO;瘦煤、貧煤及焦煤的主要氣體指標為CO,輔助氣體指標為C2H4或烯烷比;肥煤、氣煤、長焰煤和褐煤的主要氣體指標為烯烷比和烯烴,輔助氣體指標為CO。
(3)預測煤自燃發火時,為了提高準確度和靈敏度,常使用C2H4或C2H4/C2H2比值并結合CO等氣體指標,可以更加準確的判斷煤自燃發火的狀態。注意,由于煤炭氧化升溫時,CO的溫度范圍較長,因此將CO作為唯一氣體指標降低了煤自燃預測的準確性和靈敏度。以下為各種氣體指標的優缺點:
①一氧化碳(CO)
CO是最常用的煤炭自燃氣體指標,其特點是其逸出量與煤炭溫度的關系為指數,因此常在煤炭自燃的早期預測預報中使用CO作為氣體指標。但是在煤炭氧化升溫過程中,CO的逸出量較大,溫度界限較長,且其易受風流等各種因素的影響,因此,將CO作為唯一氣體指標預測的準確度和靈敏度較低。
②鏈烷比
鏈烷比主要指與甲烷之比(C2H6/CH4、C3H8/CH4、C4H10/CH4)及與乙烷之比(C3H8/C2H6、C4H10/C2H6)。
③烯烴
當煤炭氧化溫度超過某一界限時,逸出烯烴類氣體,主要包括乙烯、丙烯和丁烯。當煤的升溫階段達到加速氧化時,才能檢測到乙烯氣體,因此可以將乙烯作為主要氣體指標。
④二氧化硫(SO2
硫在煤炭自燃氧化后生成SO2、H2S等,由于H2S不便于檢測,當煤中的硫含量超過3%時,通常將SO2作為煤炭自燃的的標志性氣體,SO2的產生溫度在35~65℃之間。
通過對指標氣體進行監測,可以預報煤炭自燃,一旦出現指標氣體超出臨界值,要及時采取措施,向自燃煤層灌注防滅火材料,防止煤炭繼續自燃。可以采用徐州吉安礦業科技有限公司聯合中國礦業大學研發的普瑞特防滅火材料
普瑞特防滅火新技術集氮氣、凝膠、三相泡沫、阻化劑等防滅火技術優點于一體,生成的凝膠以泡沫為載體向火區的中、高位火點堆積擴散,所到之處凝膠均能有效覆蓋黏附浮煤裂隙,對火區煤體吸熱降溫并持久保持煤體濕潤冷卻,同時有效封堵漏風通道;材料添加劑中含有的阻化劑能長久對煤體阻化,防治煤體氧化升溫;泡沫中的水固結在凝膠體內,避免泡沫易潰漿的缺點;泡沫中的氮氣緩慢釋放,避免了單獨注氮時氮氣容易散失的缺點,持久保持火區的惰化。
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