惰性气体防灭火技术
惰性气体防灭火系统工艺流程
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惰性气体防灭火技术
惰性气体防灭火技术㈠惰性气体防灭火原理惰性性气体防灭火就是将不能助燃也不能燃烧的惰性气体注入已经封闭或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而使火区中氧气不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧气不足而使遗煤不能氧化自燃。
惰性气体防灭火关键是控制火区的氧气含量，对于不同的场合，不同的惰化过程，氧浓度的控制标准也不相同。
例如：灭明火时，应使氧气含量小于15%；防止采空区遗煤自燃，氧气含量应小于7%～10%。
㈡氮气防灭火如上所述，氮气是空气中的主要成分，因此是一种取之不尽，用之不竭的气体。
加上它具有无毒、无臭和易于与空气混合（相对密度接近于1）等优良特性，所以是一种理想的防灭火惰气。
根据氮气的状态，可将氮气防灭火分为气氮防灭火和液氮防灭火两种方法。
1、气氮防灭火气氮防灭火，即利用上述井下移动式制氮设备生产的氮气，或地面制氮厂制取的通过管道送入井下的氮气进行防灭火工作。
现主要是在煤矿应用的制氮技术有膜分离、变压吸附和深冷式等制氮技术，其产氮量350m3/h～1000m3/h，将氮气注入采空区或有煤炭可能自燃的区域，使之惰化而失去自燃特性，称之为氮气防灭火技术。
氮气灭火的工艺比较简单，通过管路向封闭火区大量灌注氮气即可，根据防火工作的实际需要，氮气防火可针对工作面的采空区进行，也可以针对相邻工作面采空区进行。
（1）向采空区后部注氮。
当自燃发火的危险主要来自生产工作面的后部采空区时，应该取向工作面后部向本工作面后部采空区注入氮气的防火方法。
对于采用U型通风方式的采面，应将注氮管辅设在进风平巷中，注氮释放口开设在后部采空区中的进风平巷一侧，以利用通风压力使氮气流入采空区中，如图2—9所示。
工作面后部采空区的注氮，可以采用连续注氮方式，也可以利用间断注氮方式，应根据注氮强度（即流量）和采空区中气体成分变化情况等综合确定并及时调整。
在注氮的日常管理中，应注意下列问题。
①注氮量的多少，应根据采空区的气体成分来确定，以距工作面20米处采空区中的氧气浓度天有不大于10%作为确定的标准。
气体灭火原理
气体灭火原理气体灭火技术是一种高效的灭火手段，它通过释放一种或多种灭火气体，将火灾现场的氧气浓度稀释至无法维持燃烧的水平，从而达到灭火的效果。
气体灭火技术具有速度快、无残留物、不会对设备造成损害等优点，因此在各种重要场所得到了广泛应用。
气体灭火原理的核心是控制火灾现场的氧气浓度，使其无法维持燃烧。
一般来说，气体灭火技术可以分为两种类型，惰性气体灭火和化学灭火。
惰性气体灭火是利用惰性气体（如氮气、二氧化碳等）将火灾现场的氧气浓度稀释至无法维持燃烧的水平。
这种方式不会产生任何化学反应，只是通过稀释氧气来达到灭火的效果。
惰性气体灭火适用于各种场所，尤其是对于对设备和人员安全要求较高的场所，如计算机机房、文档室等。
化学灭火则是利用化学反应产生的惰性气体将火灾现场的氧气浓度稀释至无法维持燃烧的水平。
这种方式通常需要在火灾现场释放化学剂，通过化学反应产生惰性气体。
化学灭火可以快速有效地灭火，但需要注意对灭火剂的选择，以免产生有害物质对人员造成伤害。
气体灭火技术的应用范围非常广泛，不仅可以用于灭火，还可以用于火灾预防。
在一些易燃易爆的场所，通过安装气体灭火系统，可以在火灾发生前将火灾扼杀在萌芽状态，保障人员和设备的安全。
总的来说，气体灭火技术是一种高效、快速、无残留物的灭火手段，通过控制火灾现场的氧气浓度，达到灭火的效果。
惰性气体灭火和化学灭火是两种常见的气体灭火方式，它们各有优缺点，应根据具体情况选择合适的灭火方式。
在实际应用中，需要严格按照规范进行设计、安装和维护，以确保气体灭火系统的可靠性和安全性。
希望通过本文的介绍，读者对气体灭火原理有了更深入的了解，为灭火工作提供一定的参考和帮助。
气体灭火系统介绍
气体灭火系统介绍气体灭火系统是一种利用惰性气体或化学反应气体进行灭火的系统。
它通常用于保护关键的设备和环境的灭火需求，如计算机化设备、重要的文物、厂房、图书馆和博物馆等。
气体灭火系统的工作原理是在发生火灾时，系统会在短时间内释放一定量的灭火气体，将灭火气体排入火灾场所，达到灭火和保护目的。
与传统的水灭火相比，气体灭火系统更安全、更环保、更节能，并不会对设备和环境造成损害，同时也没有电气性能问题。
因此，气体灭火系统广泛应用于各种高等级灭火需求的场所，如数据中心、机房、博物馆、图书馆、油气工业、电力工业、化工工业、制药工业等。
根据灭火气体的不同，气体灭火系统主要分为三种类型：惰性气体灭火系统、化学反应气体灭火系统和混合型气体灭火系统。
惰性气体灭火系统惰性气体灭火系统利用惰性气体（如二氧化碳、氩气、氮气等）进行灭火。
惰性气体灭火系统的工作原理是将惰性气体释放至目标区域，将氧气浓度降至在人员和设备安全范围内，达到抑制火焰燃烧的目的。
由于惰性气体的导电性差，因此释放惰性气体不会对设备造成损伤，并且由于惰性气体没有电气性能问题，所以非常适合用于电气设备的灭火场合。
化学反应气体灭火系统化学反应气体灭火系统利用化学反应气体（如七氟丙烷、六氟丙烷、三氯氧烷等）进行灭火。
化学反应气体灭火系统的工作原理是将化学反应气体释放至目标区域，随着气体与空气中的火焰相互作用，快速产生充满整个火灾区域的高压蒸汽和高温气体，灭火效果非常好。
同样，由于化学反应气体的导电性差，因此也适用于电气设备的灭火场合。
混合型气体灭火系统混合型气体灭火系统是将多种气体混合产生的灭火气体用于灭火。
混合型气体灭火系统一般选择两种（或多种）气体混合，以达到更好的灭火效果。
灭火效果可根据需要进行调整。
如果需要灭火的场所变化较大，比较适合使用混合型气体灭火系统。
总结来说，气体灭火系统的优点包括：安全可靠、灭火速度快、灭火效果好、对设备和环境无害、环保节能等。
矿井火灾防治技术：惰性气体防灭火技术2
燃气灭火
应用燃气灭火的缺点是： 1)气体含有少量CO和H2，会影响正确分析火源状况； 2)成本较高； 3)对操作和维修该装置的人员的技术水平要求较高； 4)需要大量的冷却水。
三 、 二氧化碳（CO2）
二氧化碳（CO2）
二氧化碳对空气的比重为1.53。所以，二氧化碳注 入到较低位置的火区效果较好，特别是在以下情况下， 二氧化碳比氮气有更好的灭火效果。
氮气防灭火技术
• 开放式注氮工艺
1、氮气释放口应高于底板，以90º弯拐向采空区，与工 作面保持平行，并用石块或木垛等加以保护。
2、氮气释放口之间的距离，应根据采空区“三带”宽 度、注氮方式和注氮强度、氮气有效扩散半径、工作面通风 量、氮气泄漏量、自燃发火期、工作面推进度以及采空区冒 落情况等因素综合确定。
氮气防灭火技术
• 开放式注氮工艺
3、注氮量应根据采空区中的气体成分进行确定，以 距工作面20m处采空区中的氧浓度不大于10%作为确定 的标准。
氮气防灭火技术
• 封闭式注氮工艺
（1）旁路注氮。旁路式注氮就是在工作面与已封闭采空区相 邻的顺槽中打钻，然后向已封闭的采空区插管注氮，使之在 靠近回采工作面的采空区侧形成一条与工作面推进方向平行 的惰化带，以保证本工作面安全回采的注氮方式。
二氧化碳（CO2）
1)火区已封闭，或采空区； 2)风流由着火带上行至注二氧化碳位置； 3)低标高的着火带为巷道冒顶所掩盖。由于CO比重大， 而N2与空气比重相近，所以，CO2不易与空气混合，容易形 成高浓度的惰气流向低标高巷道底部着火带。
氮气防灭火技术
• 注氮方式
①注氮方式从空间上分为开放式注氮和封闭式注氮； ②按输氮时间划分为连续式和间歇式两种．可根据采空区预测
第四节惰气防灭火
膜分离制氮系统示意图及其膜组件图片
井下移动式膜分离制氮装置由空压机段、预处理段和膜分离段三部分组成。 采用分体式结构，组装在平板车上以耐压胶管连接，组成整个制氮装置。此 外配有保护系统、控制和检测装置等。该装置是以螺杆式空气压缩机为动力 气源，通过压缩空气预处理段对空气进行除油、除尘、除水、恒温处理后。 再由膜分离段中的膜组件对空气进行分离富集而制取氮气的。
泵
氮气的制备
（三）膜分离制氮
膜分离制氮技术是20世纪80年代高科技研究成果。自1985年美国DOW公 司开发的第一台膜分离空分设备投放市场以来，至今已有数千套在世界上运 行。国内也从l 987年开始采用国外膜分离技术研制井下移动式膜分离制氮机 并取得成功。
膜分离制氮原理
膜分离法是根据气体的“溶解扩散理论”来分离氧气和氮气的。即氧和 氮在膜中的透过，是因为气体首先在膜中溶解，在外界能量的推动下再从另一 侧解析。因为氧、氮对分离膜的渗透率不同，在外界能量或化学位能差的作用 下，分别在分离膜的两侧得到富集。不同介质流体在压力作用下，通过某种微 孔材料表面扩散速率不同，速度快者称“快气”，容易通过膜墙至管壁外富集； 速率慢者称“慢气”，在管内逐渐富集，亦有少量渗透到管外。收集不同富集 端(管内外)气体得到不同气体产品，达到分离气体的目的。
氮气防灭火设计
新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿氮气防灭火设计及安全技术措施新疆恒力煤业有限责任公司沙湾煤矿二零一二年八月五日氮气防灭火设计及安全技术措施一、氮气防灭火应用氮气防灭火技术防治矿井自燃火灾，是公认的行之有效的技术措施。
氮气是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体，其化学性质相对稳定，在常温、常压条件下氮气很难与其它物质发生化学反应，所以它是一种良好的惰性气体，随着空气中氮气含量的增加，氧气含量必然降低。
据有关资料介绍：当氧气含量低到5～10％时，可抑制煤炭的氧化自燃；氧气含量降至3％以下时，可以完全抑制煤炭等可燃物的阴燃与复燃。
基于上述氮气的性质及煤的氧化机理，向采空区及遗煤带注入氮气，使其渗入到采空区冒落区、裂隙带及遗煤带，降低这些区域的氧含量，形成氮气惰化带，可达到抑制采空区自燃，同时还能防止瓦斯爆炸事故的发生。
（一）氮气防灭火的作用和特点(1)氮气可以充满任何开形状的空间并将氧气排挤出去，使采空区深部及其顶板高冒处因氧气含量不足而使遗煤不能氧化自燃；(2)注氮过程中，采空区经常保持正压状态，致使新鲜空气难以漏入，有利于控制采空区遗煤自燃；(3)注入氮气后，可使采空区内和采空区周围介质的温度降低，起到冷却降温作用；(4)在瓦斯和火共存的爆炸危险区内注入氮气能抑制火区内可燃气体爆炸，提高灭火作业的安全性；(5)工艺简单，不污染环境；(6)氮气防灭火存在的主要问题是在矿井负压作用下，如果采空区漏风严重，则注入的氮气不易留存，易随漏风流向采面或邻近采空区；加上氮气本身虽然无毒，但具有窒息性，对人体有害，因此需与均压和其他堵漏风措施配合应用，使氮气泄露量控制在最低限度。
（二）注氮的要求(1)氮气源稳定可靠；(2)注入的氮气浓度不小于97%；(3)至少有一套专用的氮气输送管路及其附属安全设施；(4)有能连续不断地监测采空区气体成分变化的监测系统；(5)有固定或移动的温度观测站(点)和监测手段；(6)有专人定期进行监测、分析和整理有关记录，发现问题及时报告处理等规章制度。
氩气在火灾灭火和安全保护中的应用技术
氩气在火灾灭火和安全保护中的应用技术氩气是一种无色、无味、无毒、无害的气体，常用于工业、医疗和实验室中。
近年来，随着科技的不断进步，氩气在火灾灭火和安全保护中的应用技术也得到了快速发展。
本文将重点阐述氩气在火灾灭火和安全保护中的应用技术。
一、氩气在火灾灭火中的应用技术1. 氩气灭火系统氩气灭火系统采用氩气作为灭火剂，可以有效地防止火灾的扩散和破坏。
当火灾发生时，氩气灭火系统会自动启动，将氩气喷洒到起火点，形成惰性气体层，使空气中的氧气浓度降低，从而抑制火焰的燃烧。
氩气灭火系统具有反应快、无污染、不腐蚀等特点，越来越受到人们的青睐。
2. 氩气泡沫灭火剂氩气泡沫灭火剂是由氩气和表面活性剂、泡沫稳定剂等组成的。
在火灾现场，将氩气泡沫灭火剂喷洒在起火点上，可以形成一个厚厚的泡沫层，阻隔氧气，扼杀火焰，从而使火势得到控制。
这种灭火剂具有灭火速度快、散热效果好、无毒无污染等优点。
3. 氩气粉尘灭火剂氩气粉尘灭火剂是由氩气和复合粉尘灭火剂组成的。
在火灾现场，将氩气粉尘灭火剂喷洒在火灾区域，氩气可以直接作用于燃烧过程中的火焰和燃烧物表面，从而扑灭火势，控制火情。
这种灭火剂具有灭火效果好、灭火速度快、无毒无污染、对物体无腐蚀等特点。
二、氩气在安全保护中的应用技术1. 氩气净化系统氩气净化系统是将空气中的杂质和污染物去除，保证氩气的纯度和质量。
在工业生产和实验室中，氩气净化系统是非常必要的，可以保证实验结果的准确性和产品质量的稳定性。
同时，氩气净化系统还可以防止氩气污染环境和给人体带来危害。
2. 氩气检测仪氩气检测仪主要用于检测氩气的浓度，保证氩气的质量和安全。
在工业生产和实验室中，氩气检测仪是非常重要的安全保护措施。
通过氩气检测仪，可以及时发现氩气泄漏和浓度异常，保证人员和设备的安全。
3. 氩气防窒息系统氩气防窒息系统是将氩气注入密闭场所，保证场所内氧气含量达到人体需要的水平，避免因氧气缺乏而导致的窒息事故。
在工业生产中，许多场所由于生产过程中需要密闭处理，如焊接车间、炼油厂等，因此需要采用氩气防窒息技术，保证工作人员的安全。
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惰性气体防灭火技术
㈠惰性气体防灭火原理
惰性性气体防灭火就是将不能助燃也不能燃烧的惰性气体注入已经封闭或有自燃危险的区域，降低其氧气的浓度，从而使火区中氧气不足而将火源熄灭，或者使采空区中因氧气不足而使遗煤不能氧化自燃。
惰性气体防灭火关键是控制火区的氧气含量，对于不同的场合，不同的惰化过程，氧浓度的控制标准也不相同。
例如：灭明火时，应使氧气含量小于15%；防止采空区遗煤自燃，氧气含量应小于7%～10%。
㈡氮气防灭火
如上所述，氮气是空气中的主要成分，因此是一种取之不尽，用之不竭的气体。
加上它具有无毒、无臭和易于与空气混合（相对密度接近于1）等优良特性，所以是一种理想的防灭火惰气。
根据氮气的状态，可将氮气防灭火分为气氮防灭火和液氮防灭火两种方法。
1、气氮防灭火
气氮防灭火，即利用上述井下移动式制氮设备生产的氮气，或地面制氮厂制取的通过管道送入井下的氮气进行防灭火工作。
现主要是在煤矿应用的制氮技术有膜分离、变压吸附和深冷式等制氮技术，其产氮量350m3/h～1000m3/h，将氮气注入采空区或有煤炭可能自燃的
区域，使之惰化而失去自燃特性，称之为氮气防灭火技术。
氮气灭火的工艺比较简单，通过管路向封闭火区大量灌注氮气即可，根据防火工作的实际需要，氮气防火可针对工作面的采空区进行，也可以针对相邻工作面采空区进行。
（1）向采空区后部注氮。
当自燃发火的危险主要来自生产工作面的后部采空区时，应该取向工作面后部向本工作面后部采空区注入氮气的防火方法。
对于采用U型通风方式的采面，应将注氮管辅设在进风平巷中，注氮释放口开设在后部采空区中的进风平巷一侧，以利用通风压力使氮气流入采空区中，如图2—9所示。
工作面后部采空区的注氮，可以采用连续注氮方式，也可以利用间断注氮方式，应根据注氮强度（即流量）和采空区中气体成分变化情况等综合确定并及时调整。
在注氮的日常管理中，应注意下列问题。
①注氮量的多少，应根据采空区的气体成分来确定，以距工作面20米处采空区中的氧气浓度天有不大于10%作为确定的标准。
如果采空区中CO浓度较高（超过50ppm）或者工作面上部CO浓度超限，或出现高温、异味等自燃征兆，都应加大注氮强度或注氮量。
②利用束管监测系统，合理设置监测传感器，加强对采空区工作面和回风平巷中O2、N2和CO浓度的监测；同时，由瓦检员随时对工作面及其回风平巷中的O2、CO、和CH4浓度进行检查，要保证工作面风流中的氧气浓度，若发现工作面上的氧气浓度降低，应暂停注氮或减少注氮量。
③注入氮气的浓度不低于97%。
④注意检查工作面，特别是回风隅角及回风平巷风流中的瓦斯涌出情况，若发现采空区内大量出瓦斯，使风流中的瓦斯超限时，可降低注氮强度或应用采空区抽放瓦斯的方法进行处理。
⑤第一次向采空区注氮，或停止注氮后再次注氮时，应先排除注氮管内的空气，避免将空气注入采空区中。
注氮管道太长时，更应注意这些问题。
⑥通过观测，如不采取有效措施，注入的氮气将顺着进风平巷→采空区→回风平巷中的漏风通道，大量漏到回风平巷中。
单位时间内注入氮气的数量越大，氮气泄漏量越大。
因此，必须对主要漏风通道回风平巷和进风平巷进行封堵和加强注氮管理，以减少氮气泄漏。
封堵回风平巷和进风平巷中可采用喷涂尿醛泡沫的方法。
在工作面后部通往采空区的回风平巷和进风平巷中。
每前进5米至少应封堵一次。
在封堵位置上挂上秫秸帘子或荆条帘子，用喷枪将尿醛泡沫（尿醛树脂和发泡剂的混合物）喷涂到帘子即可。
经测试，采用这种方法封堵后，氮气泄漏量可减少30%～40%。
（2）工作面相邻采空区注氮。
工作面在生产过程中，当自燃发火的危险来自相邻区段的采空区时，则应对相邻采空区注氮防火，以保证工作面的安全回采。
对于生产工作面工作面相邻的采空区注氮所谓旁路注氮方式，就是在生产工作面与采空区相邻的平巷中打钻，然后向已封闭的采空区插管注氮。
注氮数量的确定原则是：充分惰化靠近工作面一侧的采空
区，在靠近生产工作面的采空区侧形成一条与工作面的推进方向平行的惰化带。
注氮工作可以连续进行，也可以间断进行，应根据对采空区气体成分的检验结果来定。
2、液氮防灭火
液氮防灭火，就是利用地面氮气厂制成的液态氮进行防灭火工作，且液氮主要今后用作灭火。
液氮在大气压力（101 325pa）下的容重为800kg/m3。
在这一压力下，液态氮受热汽化成0℃的气态氮时，其体积将膨胀为643倍；汽化成25℃的气态氮时，将膨胀为700倍。
液态氮防灭火有两种方式：一是直接向采空区或火区中注入液氮防灭火；二是将液氮汽化后，再利用气氮防灭火。
（1）直接利用液氮灭火。
液氮可由制氮厂辅设管道送到矿井，也可用专用运输设备—液氮槽车运到矿井。
直接用液氮灭火时，有下面几种方法：
①从地面经井筒或专用钻孔向井下敷设管道将液氮送到使用地点，再将其注入密闭的火区。
输氮管道应采取防止冷缩和冷脆的措施，以防管道破裂。
②在地面将液氮装入矿车型槽车中，将其送入井下火区附近，再接上较短的管路，将液氮直接喷入火区。
③当火区接近地表时，可由地表直接向火区打钻，从地面通过钻孔向火区灌注液氮。
选择注氮位置时，应注意使其位于漏风风流的入口处。
最初注氮时强度要大，以压制火源，然后再降低注氮强度，使火区继续惰化，直至火区完全熄灭并冷却下来。
（2）液氮汽化后防灭火。
相对于直接利用液氮防灭火来讲，先将液氮汽化，然后再利用汽氮防灭火用得更为普遍。
实际应用时有下面两种方法：
①在地面将液氮注入蒸发器，液氮在蒸发器中被加热汽化成283k （10℃）或稍高温度的汽态氮，然后通过管道将气氮送到井下，并用于井下防灭火工作。
井下防灭火的具体方法和工艺与气氮防灭火相同。
②在地面将液氮装入矿车型槽车中，然后送到井下的的使用地点，将液氮注入气体灭火装置的扩散冷却器中。
在冷却器中，氮与气体灭火装置产生的惰性气体相混合，最后，由喷嘴将含有氮气的混合惰气喷射到火区中。
五宫煤业公司
2008年9月15日。