位置:>>首頁   >>  科技服務  >>  成套技術
爆炸專業成套技術 2013-05-10  信息來源: 本站

一、低濃度瓦斯管道輸送安全保障成套技術
1 技術用途及內容 
重慶院承擔了“十一五”國家科技支撐計劃“低濃度瓦斯安全輸送成套技術開發與裝備研制”工作,牽頭起草了一系列煤炭行業安全標準,形成了一批用于保障低濃度瓦斯管道輸送安全的成套技術及裝備。主要包括低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統監測監控技術,管道抑爆、泄爆、阻爆、阻燃技術及裝備。
低濃度瓦斯管道輸送安全保障成套技術,可依據低濃度輸送安全保障的系列行業標準,對阻火、泄爆、抑爆、阻爆、防回氣等多種不同原理安全保障系統應用進行設計、優選、組合、安裝及維護,具有安全、高效的特點。
2 低濃度瓦斯管道輸送安全保障成套技術主要裝備
1)瓦斯管道輸送安全保障用自動噴粉抑爆裝置
瓦斯管道輸送安全保障用自動噴粉抑爆裝置(圖1)主要由紫外火焰傳感器、控制器、抑爆器及適配電源組成。當管道發生燃燒爆炸時,傳感器將燃燒與爆炸火焰轉變成電信號傳送到控制器,控制器發出指令觸發抑爆器動作,抑爆器內的氣體發生劑瞬間進行化學反應,釋放出大量氣體,驅動抑爆器內的消焰劑從噴撒機構噴出,快速形成高濃度的消焰劑云霧,與火焰面充分接觸,吸收火焰的能量、終止燃燒鏈,使火焰熄滅,從而終止火焰面在管道中的繼續傳播。
(1)主要技術指標
①傳感器:可探測到5m遠外1cd火焰(火焰直徑1cm,高5cm);動作時間≤4ms;
②控制器:信號輸出3路,具有顯示、自檢、聯網及級聯功能;動作時間: ≤10ms;
③抑爆器:噴撒滯后時間:≤15ms;噴撒完成時間:≤150ms;霧面持續時間:≥5000ms;噴撒效率:≥90%;
④電源:127VAC/220VAC/380VAC/660VAC;
⑤安全等級:煤礦安全最高等級,ia級;
⑥抑爆性能:抑爆器3m外無爆炸火焰。
 

圖1 瓦斯管道輸送安全保障用自動噴粉抑爆裝置


                     
(2)優點
①技術國內、國際領先;
②智能化全方位自動探測、判斷、抑制爆炸火焰;
③快速啟動,爆炸初始階段可在毫秒級的時間內抑制爆炸傳播;
④能防止井下多種干擾,對水有較強的穿透能力;
⑤具有運行及故障自動檢測、顯示,與監控系統聯網及級聯功能;
⑥實時產氣式驅動抑爆劑,解決了高壓驅動氣體長期儲存的問題,便于運輸和長期安裝;
⑦體積小,便于安裝,保養維護簡單方便;自身的運行與抽放系統運行互不影響,井上井下均可安裝使用;
⑧電源可以能夠適應煤礦地面、井下各種電壓等級,并自帶有備用電源,礦井非正常無電狀態時可以持續工作2個小時以上;
⑨自動噴粉抑爆裝置傳感器、控制器、抑爆器及電源安全等級均已達到煤礦用電氣設備的最高安全級別,ia級。
2)瓦斯管道輸送安全保障用水封阻火泄爆裝置
瓦斯管道輸送安全保障用水封阻火泄爆裝置(圖2)安裝于瓦斯抽放系統管路上,當瓦斯抽放系統發生意外爆炸事故時,爆炸產生的沖擊波首先破壞泄爆部件的爆破片,爆炸產生的高壓氣體通過泄爆口泄壓,從而保護抽放系統其它設備、管路及附件不受損壞;爆炸產生的的火焰被防回火器內水封阻隔,不能沿抽放管路傳導,從而防止抽放系統其它部分產生爆炸或火災,避免事故擴大。
 

圖2 瓦斯管道輸送安全保障用水封阻火泄爆裝置


                   主要技術指標:
①公稱壓力:≥1.0MPa;
②泄爆部件釋放壓力:90~120kpa;
③有效水封高度:壓力損失≤2.0kpa,能有效阻火;
④具有水位自動控制及報警功能;
⑤能夠有效泄爆及消焰、阻火,爆炸或燃燒不傳播到阻火泄爆裝置進氣端。
    3)瓦斯管道輸送安全保障用自動阻爆裝置
瓦斯管道正常輸送氣體時,阻爆閥門處于開啟狀態,當出現燃燒爆炸事故時,閥門毫秒級關閉,阻斷氣流方向,隔絕爆炸的蔓延。

 圖3 瓦斯管道輸送安全保障用自動阻爆裝置

                       主要技術指標:
①傳感器控制響應時間:≤20ms;
②阻爆閥門動作時間:≤90ms;
③裝置阻斷時間:≤100ms。
3應用情況
低濃度瓦斯管道輸送安全保障成套技術已在山西焦煤汾西礦業(集團)有限責任公司、山西陽泉煤業(集團)有限責任公司、華晉焦煤有限責任公司 、潞安礦業(集團)有限責任公司、山西西山煤電股份有限公司、山西晉城無煙煤礦業(集團)有限公司 、神華集團烏海能源股份有限公司、新疆科林思德新能源有限責任公司 、皖北礦務局、江蘇徐州礦務局(集團)有限公司等多個大型煤礦企業取得成功應用。
二、煤礦井下防治瓦斯煤塵爆炸隔抑爆成套技術
1 技術用途及內容
煤礦井下防治瓦斯煤塵爆炸隔抑爆成套技術是依據煤礦井下實際生產條件,以煤礦井下瓦斯煤塵爆炸產生和傳播機理為基礎,分析可能發生瓦斯煤塵爆炸的危險源并采取措施防治;爆炸發生后,利用隔抑爆裝備把爆炸控制在初始或小能量階段,防止爆炸的擴大,造成更大的危害。
煤礦井下如掘進工作面、采煤工作面、采空區、裝卸煤口、采掘機、煤炭破碎及輸送轉載點、電氣設備硐室是可能發生瓦斯、煤塵爆炸的危險場所。煤礦防治瓦斯煤塵爆炸,控制這些爆炸易發危險點是關鍵。重慶院以瓦斯煤塵爆炸特性和爆炸傳播機理為基礎,根據不同煤礦不同危險點的危險狀況,設計使用不同型式的抑爆技術裝置,以及抑爆裝置的安裝方式,安裝數量及具體安裝位置,以最經濟的方法取得最理想的安全效果。
2 瓦斯煤塵爆炸隔抑爆成套技術主動隔抑爆裝備
重慶院自“六五”期間即開始主動隔抑爆技術裝備的研究,“八五”期間研制出了主動式隔抑爆裝置實時產氣式自動抑爆裝置,經過多年發展,形成了成熟的、可產業化的用于初始抑爆的機載式抑爆裝置和巷道式隔爆裝置,處于國內技術領先水平。“十一五”期間研制出了可持續抑爆的主動式隔抑爆裝置自動水幕抑燃抑爆系統,處于國際領先水平。
1)機載式抑爆裝置
機載式抑爆裝置安裝于掘進機或采煤機上,當作業面發生爆炸的初始階段,裝置迅速探測、分析判別爆炸信號,噴撒出抑爆劑,抑制爆炸的擴大。

主要技術指標:
①裝置動作時間:≤15ms;
②有效霧面持續時間:≥1000ms;
③具有防塵、除塵、防水、抗振動等抗干擾功能;
④抑爆性能:單套裝置可快速抑制50m3瓦斯爆炸,爆炸火焰不超過抑爆器后3m。
2)巷道式隔爆裝置
巷道式隔爆裝置安裝于井下具有爆炸危險的位置,依靠傳感器超前探測爆炸信息,控制單元分析判別并發出抑爆指令,抑爆單元迅速噴撒出抑爆劑,形成有效抑爆屏障,抑制爆炸的擴大或隔絕爆炸的傳播。分為單體組合式和一體式,如圖5、圖6所示。
   主要技術指標:
①裝置動作時間:≤30ms;
②形成8m2有效霧面時間:≤60ms;
③有效霧面持續時間:≥5000ms;
④隔爆性能:隔絕瓦斯煤塵強爆炸,爆炸火焰不超過抑爆器后10m;
⑤具有防潮防水功能。
3)自動水幕抑燃抑爆系統
自動水幕抑燃抑爆系統工作原理如圖7所示,正常情況下,傳感器、控制儀和供水系統處于工作狀態,快開閥和水幕設施為關閉狀態;當井下有燃燒或爆炸發生時,傳感器將接收到的燃燒或爆炸信號輸入控制儀,控制儀對信號經過判別,確認為危險信號時,觸發快開閥瞬間打開,接通供水系統與水幕設施,水幕設施即噴霧形成一條水幕帶,抑制燃燒或爆炸的傳播。
圖8為水幕設施實圖,圖9為快開閥實圖。

            (1)主要技術指標
①系統動作時間:小于20ms;
②形成封閉斷面水幕時間:小于100ms;
③水幕帶長度:大于10m;
④ 每道水幕最小噴霧強度:2.5MPa噴霧壓力下, 18L/min•m2。
(2)特點
自動水幕抑燃抑爆系統探測到燃燒爆炸信號動作成霧后,可以持續噴霧,能夠有效抑制燃燒爆炸的傳播,撲滅爆炸火焰,衰減爆炸沖擊波;隔絕爆炸反應產生有毒有害氣體傳播,降低人員中毒危險;降低由于爆炸反應升高的環境溫度,保護水幕設施后的人員和設備,防止溫度過高引起二次爆炸或衍生爆炸;采用水霧作為抑爆介質,安全環保,不增加額外安全風險,對環境不產生危害。
3)應用情況
瓦斯煤塵爆炸主動隔抑爆成套技術已在龍煤集團雙鴨山礦業公司、平頂山煤業集團、淮南礦務局、福建漳平煤業公司、陽泉煤業(集團)有限責任公司等多個大型煤礦企業取得成功應用。
3瓦斯煤塵爆炸隔抑爆成套技術主動隔抑爆裝備
被動式隔抑爆技術是利用爆炸沖擊波自身的能量作用于預先設置在爆炸傳播通道中被動隔抑爆設施,如水袋、水槽等,形成一定區段的抑爆帶,撲滅隨后到達的傳播火焰,同時耗散沖擊波能量,防止形成過高壓力,達到抑制爆炸的目的。重慶院 “六五”攻關率先在國內研究成功了被動式隔抑爆裝置隔爆水槽、水袋。現已形成泡沫水槽(圖10)40L,塑料隔爆水槽(圖11)40L、80L系列,隔爆水袋(圖12)30L、40L、60L、80L系列,等多種規格型號的被動式隔爆水槽、水袋。重慶院可根據煤礦的具體開采狀況、開采條件,成套設計基于被動式隔抑爆技術的隔爆水槽、水袋在煤礦井下的應用。例如,哪種狀況下應使用主要隔爆棚或輔助隔爆棚,兩者的安裝地點和安裝方式,棚區長度及用水量,棚區內水槽或水袋的布置和吊掛方式等。
  
                 
三、綜合隔抑爆成套技術
綜合隔抑爆成套技術就是針對瓦斯爆炸三要素和煤塵爆炸三要素進行整體綜合防治。因為瓦斯、煤塵爆炸條件是相互關聯的,其中某一個條件的改變就會影響到其它條件范圍的變化,因此只有系統的、綜合的實施防治技術,才能防治瓦斯煤塵爆炸事故的發生或減小爆炸災害范圍。
重慶院把引火源防治、瓦斯積聚防治、煤塵防治和隔抑爆技術有機地結合起來,形成了完備的綜合防治技術。如對引火源、煤塵、瓦斯積聚和隔抑爆等都要進行綜合防治。
對于內因火源或者外因火源,該技術把預防措施、火災的預測預報和防滅火有機的結合起來,做到首先防止火源的產生,并且進行預測預報;如果有火源產生,及時采取防滅火技術,使其熄滅。
對于煤塵的防治,把煤層注水、噴霧降塵和除塵器除塵結合起來,形成了完整的一套防塵技術,降低粉塵濃度,使其達不到爆炸的條件。
對于發生瓦斯煤塵爆炸后的抑制,針對不同區域綜合運用被動式和自動式隔抑爆技術,將它們有機結合,使煤礦形成立體的隔抑爆裝備體系,以達到使爆炸災害范圍最小的目的。例如在掘進工作面由掘進機自動噴粉抑爆技術、工作面附近快速移動隔爆棚、巷道內自動水幕抑燃抑爆系統組成的綜合隔抑爆成套技術。
 

 

上一條:膠帶輸送機變頻傳動電氣控制系統 下一條:礦井火災防治技術