二氧化碳防灭火系统在煤矿防灭火中的应用

二氧化碳防灭火系统在煤矿防灭火中的应用  一、目的及意义 在煤化工过程中，有大量的二氧化碳产生，如果不对提炼过程中产生的二氧化碳进行回收利用，不仅造成经济损失，而且会严重污染大气环境。采用低温液化原理和净化流程。对煤化工过程中产生的二氧化碳进行回收，产出高纯度低压的二氧化碳，不仅可以保护大气环境，而且企业的经济效益也十分可观。 同时煤矿井下发生高温火点或火区是极易导致火灾事故和瓦斯爆炸事故的重大危险源之一,也是造成开采压煤、威胁正常生产、影响经济效益提高的主要因素。许多煤矿属于容易自燃的煤层，工作面采高高、采面长、开采强度一般比较大， 一旦发生自然发火，实行封闭停产灭火，极易造成巨大经济损失。因此防火问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，始终是煤矿突出重点。为了预防煤矿工作面生产期间发生自然发火，以及一旦发火，实施快速灭火，各煤矿虽然矿采取一系列防灭火综合措施，包括灌浆、注泡、撒惰化剂等多重措施，起到了一定积极作用，也暴露了许多防灭火技术的局限性。如在日常生产中许多矿井采用上述技术，基本可以控制住自然发火。但对于在一些特殊情况下，如因异常情况影响开采正常推进，特别是开采到停采线，要进行机组支架大搬家，需要若干时间，发火期的三代难以正常实现更替，将会使自燃发火带停滞时间超过自燃发火期，引起自燃。如何保障煤矿能够实施快捷有效地防灭火，近几年来，国内外不少煤矿积极采用液态CO2实施防灭火，不仅从技术上或经济适用上均取得取得了比较明显效果。根据这样的信息，将大量回收液化煤化CO2副产品，变害为利，开展将其推广应用于矿井防灭火实践研究更是有重大现实意义。 液态二氧化碳作为一种新型防灭火技术具有灭火迅速、降温效果显著、安全可靠、操作简单等优点，一直以来受到国内外的广泛关注。 所以，开展液态二氧化碳灌注技术进行矿井防灭火，对于保障煤矿火灾防治、保证矿井安全生产具有极其重要的意义。液态二氧化碳灌注防灭火技术的关键是研发液态二氧化碳低温气化装置、研发液态二氧化碳直接注入火区技术保证液态二氧化碳降温效果，同时研发液态二氧化碳输送装置及配套管路设备，确定液态二氧化碳灌注系统工艺、技术参数，建设千万吨级矿井井下移动式液态二氧化碳输运及灌注防灭火系统，实现封闭矿井的大型火灾快速灭火技术，现已在全国范围具有广阔的前景。 二 、重点内容 1、回收液化煤化厂CO2副产品项目： 本项技术整合了工业催化、化学工程、化工机械、化工工艺和化工自动化五个专业的技术优势，长期从事多种气体回收、分离、净化技术的科学研究和技术开发工作，已成功地开发出多种气源二氧化碳回收净化技术。尤其是开发成功吸附精馏法二氧化碳回收净化技术，通过研制选择吸附二氧化碳中微量杂质的高效吸附剂，结合特殊精馏技术，可以把多种高浓度气源中的二氧化碳提纯到99.99%以上，达到（GB10621—2006）国家食品添加剂和国际饮料协会标准。 这一技术已经在2004年12月通过教育部级科技成果鉴定，被评为国际先进、国际首创的工业化生产技术，并获得两项国家专利授权（专利号ZL03238678.8）、（ZL200310105015.6，国际专利主分类号B01J20/18）和四项专利受理；2005年4月13号和12月21号的《中国化工报》科技创新版，两次大篇幅报道了该技术工业化成功的事例。2005年5月20号和2006年9月27号国家气体专业委员会两次在大连召开全国二氧化碳行业会议，重点推广该项技术，受到全国同行专家的好评。2005年9月和11月该技术同时被评为辽宁省和教育部重点科技成果，获得石油化工部和辽宁省政府两个科技进步奖、全国技术市场协会金桥奖。 2、液态CO2防灭火技术项目： 1）国内外常规防灭火技术分析和比较 煤矿井下火灾发生离不开三要素:可燃物的存在、热源、具有一定浓度氧的空气供给。实践表明，只要能够消除至少其中一个因素就会防止火灾发生或者把火灾消灭。这是我们采取防灭火措施应考虑的基本理念。按照这个理念，国内外已研究探索形成了一系列成熟的煤矿矿井防灭火技术。 1）.1灌浆技术 在20世纪50年代，灌浆技术成为我国煤矿防灭火技术的主要手段，并且一直沿用到今天。灌浆技术是一项传统的、简单易行的、比较可靠的防灭火技术。在一些缺少灌浆材料的矿区，通常采用注水来代替灌浆，增加煤体的水分，也取得了较好的效果。灌浆防灭技术的原理是通过浆液包裹煤块保水增湿减缓煤体氧化速度、浆体固化沉淀物充填煤体缝隙隔绝漏风阻止氧化来达到防灭火的效果。 1).2阻化剂技术 阻化剂技术在美国、波兰、前苏联等国家得到了较好的应用；近些年来，阻化剂技术在我国也得到推广应用。该技术主要是让利用阻化原理将具有阻化性能的药剂送入拟处理区，利用阻化剂的负催化作用，煤炭经阻化处理后，在煤炭表面上形成一层能抑制氧与煤接触的保护膜，阻止了氧气和煤结构上的活动链环的羧基反应，使煤炭和氧的亲合力降低，阻化剂有一种主动排斥氧和煤化合的功能，但它并不和煤、氧等物质化合，从而达到防灭火的目的。目前常用的阻化剂主要是氯化物．阻化剂防灭火技术包括：①喷洒阻化剂防灭火技术，是将含有阻化剂的水溶液均匀喷洒到煤体表面，以达到防灭火的目的．②汽雾阻化防灭火技术，是将受一定压力下的阻化剂水溶液通过雾化器转化成为阻化剂汽雾，汽雾发生器喷射出的微小雾粒可以漏风风流为载体飘移到采空区内，从而达到采空区防灭火的目的。 1).3惰性气体技术 惰性气体技术从20世纪70年代开始在德、法、英等发达国家煤矿中大量使用；从80年代起，我国开始了氮气防灭火技术的研究与推广。惰化技术是将惰性气体送入拟处理区，达到抑制煤自燃或扑灭已生火灾的技术。按惰性气体的种类可分为氮气防灭火技术、燃油惰气防灭火技术和CO2防灭火技术。 氮气防灭火技术是集约化综采及综放开采条件下采空区防灭火的主要技术手段，但从目前看，氮气防灭火系统仍落后于综采、综放开采技术的发展，还需要进一步提高制氮装备的稳定性和可靠性。 燃油惰气灭火技术主要用在当发生外因火灾或因自燃火灾而导致的封闭区，以民用煤油和空气为原料，经过急剧的化学反应，形成惰性气体产物（主要成分是CO2及少量的O2、微量CO、水蒸汽等)，然后将具有一定压力的惰气注入预处理区，达到防灭火的目的。 CO2防灭火技术是利用液态CO2对预处理区进行防灭火的技术，利用CO2分子量比空气大、抑爆性强、吸附阻燃等特点，可在一定区域形成CO2惰化气层，对低位火源具有较好的控制作用，并能压挤出有害气体以控制灾区灾情。 1).4堵漏技术 堵漏风技术用于采空区密闭堵漏风、隔离煤柱裂隙堵漏风、无煤柱工作面巷道巷帮隔离带堵漏风等多个场合，初期的堵漏防灭火措施主要为灌注黄泥浆、砂浆等，近年来研究成功了各种性能优良的新型充填堵漏材料，如无机固化粉煤灰、轻质膨胀快速密闭堵漏材料等。 1).5凝胶技术 近年来，凝胶技术在我国得到较广泛应用，适用于处理巷道帮、顶、高温区域、撤面期间的自燃隐患以及火区治理。凝胶技术应用于防火时起到覆盖、堵漏、隔氧、阻化的作用，应用于灭火时起到降温、覆盖、堵漏、隔氧、防复燃的目的。凝胶主要由基料、促凝剂和水组成，把所选择的基料和促凝剂按一定比例配成水溶液，再按一定比例均匀混合后，发生“胶凝作用”化学反应，形成无流动性、半固体状的凝胶。 凝胶分为无机凝胶和高分子凝胶两大类，其防灭火机理是凝胶通过钻孔或煤体裂隙进入高温区，其中一部分未成胶时在高温下水分迅速汽化，快速降低煤表面温度，残余固体形成隔离层，阻碍煤氧接触而进一步氧化自燃；而流动的部分混合液随着煤体的温度的升高，在不远处及煤体孔隙里形成胶体，包裹煤体，隔绝氧气，使煤氧化、放热反应终止；干涸的胶体还可以降低原煤体的孔隙率，使得通过的空气量大大减少，从而抑制复燃。 1).6泡沫防灭火技术 泡沫防灭火技术是以化学方法产生膨胀惰性泡沫，以进行防灭火处理的一种技术手段。常用的泡沫防灭火技术有化学惰气泡沫防灭火技术和三相泡沫防灭火技术。化学惰气泡沫防灭火材料由多种原料组成，其原料皆为固态粉状，井下灭火时一般采用钻孔压注方法将其溶液注人自然发火的区域。发生化学反应生成的惰气泡沫可迅速向周围空间、漏风通道及煤壁裂隙扩展，充填火区空间，窒息火区，而且惰泡具有较好的稳定性，可以起隔绝空气的作用。 目前国内外主要防灭火技术及优缺点见表1所示。 表1 防灭火技术与材料优缺点比较 防灭火技术 主要材料 优点 缺点 经济成本（元/m3） 预防性灌浆 技术 黄泥、粉煤灰，矸石、砂子、水泥砂浆、石膏、高水材料等。 1．包裹煤体，隔绝煤与氧气的接触； 2．吸热降温； 3．工艺简单； 4．成本较低。 1．只流向地势低的部位，不能向高处堆积，对中、高及顶板煤体起不到防治作用； 2．浆体不能均匀覆盖浮煤；容易形成“拉沟”现象；覆盖面积小； 3．易跑浆和溃浆，造成大量脱水，恶化井下工作环境，影响煤质。 10～30 注水 技术 矿井水或自来水 1．吸热降温速度快，大量的水能迅速降低火源表面的温度； 2．大量的水蒸气能降低空气中氧气的浓度，有利于惰化防灭火区域； 3．成本低。 1．流动性强，覆盖面积小，只流向地势低的部位，难以在高处停留； 2．易出现“拉沟”现象而跑水，恶化井下环境； 3．流过一些空隙，会把微小的煤尘冲刷走，增加煤体的空隙率，使漏风通道更加通畅； 4．一旦水分挥发到一定程度后，容易放出润湿热，使煤层自燃的可能性增加。 很少 阻化剂技术 MgCl：、水玻璃、NaCl、Ca(OH)2以及有机物质如甲基纤维素、离子型表面活性剂等 1．惰化煤体表面活性结构，阻止煤炭的氧化； 2．吸热降温，并使煤体长期处于潮湿状态。 1．不容易均匀分散在煤体上，且喷洒工艺难实施； 2．腐蚀井下设备，影响井下工人的身体健康。 30～50 惰性气体技术 氮气、二氧化碳等惰性气体 1．减少区域氧气浓度； 2．可使火区内瓦斯等可燃性气体失去爆炸性； 3．对井下设备无腐蚀，不影响工人身体健康。 1．易随漏风扩散，不易滞留在注入的区域内； 2．注氮机需要经常维护； 3．降温灭火效果差。 成本较低 堵漏 技术 罗克休、马力散、高水速凝材料、堵漏凝胶、聚胺酯泡沫等 1．聚胺酯泡沫抗压性好、堵漏效果好； 2．隔绝氧气进入煤体，防止漏风效果较好。 1．工作量大； 2．成本高； 3．聚胺酯泡沫在高温下分解放出有害气体； 4．罗克休等泡沫材料高温下易燃烧。 80～1000 凝胶 技术 铵盐凝胶 1．包裹煤体、封堵裂隙效果较好； 2．耐高温； 3．对局部火源效果明显。 1．流量小，流动性差，较难大面积使用； 2．时间长了胶体会龟裂； 3．胺盐凝胶会产生有毒有害气体； 4．成本较高。 60～80 高分子 凝胶 100～150 惰性气体泡沫技术 氮气泡沫、二氧化碳泡沫等 1．避免“拉沟”现象； 2．水能均匀分布； 3．适于采空区或煤堆深都的煤炭自燃。 1．泡沫很容易破灭； 2．只有液相水，一旦水分挥发，防灭火性能就消失。 成本较低           2）液态CO2防灭火的机理及效果分析 2).1 CO2的物理性质 1．CO2常温、常压下是无色略带酸味的窒息气体。CO2不可燃，正常情况下也不助燃。 2．CO2在大气中的体积分数仅为0.037%。它在不同的压力、温度条件下有三种形态，即在低温加压下（-20℃、2MPa）或高压常温（约8MPa、30℃）下气体可变为液态，液体气化过程中，当温度降到-78.5℃后将形成雪花状的固态干冰（固体碳酸）。 3．CO2熔点为-56.6℃(0.52MPa)，临界温度为31.3℃，临界压力7.28 MPa， CO2具有升华特性，升华点为-78.5℃(0.1 MPa)。 4．CO2相对空气密度为1.529，密度为1.976kg/m3(0℃、0.1 MPa)，液态CO2的密度随温度的变化而变化较大，-20℃时，其密度是1.01kg/L，在温度为15℃、0.1 MPa下，1t液态CO2体积膨胀约640倍。 2).2液态CO2防灭火机理分析 1．窒息氧作用 煤的自然发火是煤与氧的氧化反应过程，氧气是氧化反应的必要条件，没有氧气，氧化反应就无法进行。试验结果证明，氧浓度低于8%时失燃,低于3%时，氧化反应彻底被中止，燃烧现象不能持续进行。 向发火或具有高温火点的采空区内注入液态CO2立即会形成大量的高浓度CO2，会使采空区内原有O2浓度相对减小，并且由于CO2比空气密度大，重于空气，以及煤体对CO2具有较强吸附作用（吸附量为48L/kg，而煤对氮气的吸附量为8 L/kg，前者是后者的6倍）等特点 ，很容易替代O2而覆盖煤体燃烧点表面，减少煤体燃烧体表面O2浓度，使O2浓度低于自然发火的临界O2浓度，从而防止煤的氧化自燃，或使已形成的火灾因缺O2而窒息灭火。与此同时，大量的高浓度CO2的扩散会必然会提高采空区内气体静压，进而会降低采空区的漏风量，造成氧化自燃带供氧不足，进而阻止氧化反应的进程。 2．冷却降温作用 煤的燃烧过程实际就是煤的氧化过程，其氧化速度与供氧有关系，也与温度有关系。煤炭自燃往往经历三个阶段:升温氧化阶段(110-130℃)，加速升温阶段(140-190℃)，急速升温阶段(200℃以上)。如直接喷注液态CO2时，可使火源明显降温，加速熄灭火源。液态CO2喷入火区空间会瞬间气化，体积将膨胀640倍左右，需要吸收大量热，温度急剧下降到-78.5℃。1KG液态CO2蒸发气化需要吸收577.8×103焦耳／KG的热量。加之煤对 CO2极易吸附特点，在吸附过程中将吸附热转移给CO2气体，从而会遏止燃烧的链锁反应。同时扩散采空区内的CO2气体也会吸收氧化反应过程中所产生的热量，降低周围介质的温度，以减缓煤的升温速度，促使煤的氧化反应由于聚热条件的破坏而延缓或终止。 3. 惰化抑爆作用 气化后的CO2在冲淡可燃气与氧的含量过程中，也使火区空间气体惰化程度不断增大，从而使混合气失去可爆性。CO2 的惰化作用优于其他惰性气体。在以氮气注入的火区阻爆临界氧浓度为12%，火区内明火被熄灭的临界氧浓度为9.5%；而以CO2注入的火区阻爆临界氧浓度为14.6%，火区内明火被熄灭的临界氧浓度为11.5%。经两者比较，CO2惰气的阻燃、阻爆性能明显优于氮气，两者相差2个百分点以上。 2).3研制液态CO2防灭火工艺系统装备的实际意义 通过表1对国内外常规防灭火技术和材料的优缺点比较，以及结合国内个别煤矿试验将液态CO2用于煤矿矿井防灭火的应用实践，如兖州南屯矿2003年11月曾利用在地面将液态CO2气化成气态CO2通过管路输入井下火区实施灭火，取得明显灭火效果；鹤岗矿区在去年曾经试验过将液态CO2直接从地面利用通往井下火区管道向火区灌注，也取得灭火明显效果。我们总结分析，相比其它常规防灭火技术，液态CO2防灭火技术存在以下优点： （1）液态CO2灌注入火区空间会瞬间体积膨胀气化，并吸收大量热，使得火区温度和氧气浓度降低加快，降温效果明显。 （2）适用范围广，液态CO2经过吸收热量气化后，可充扩散充满任何形状的燃烧空间，因而便于对矿井采空区深部、高冒窝等人们不便接近的地点进行灭火。 （3）液态CO2灌注火区后，能有效降低煤氧复合速度，迅速抑制燃烧，更有利于防止瓦斯、煤尘爆炸。 （4）负面损失少，不会损坏设备和井巷设施，因而灭火后恢复工作量少且容易。 （5）输送便利。 （6）灭火用材成本低于其他灭火成本。 通过对液态CO2防灭火作用和机理研究，以及国内外防灭火技术比较分析，我们认为利用液态CO2防灭火技术思路是没问题的，正好充分体现通过控制煤矿矿井火灾三要素（可燃物的存在、热源、具有一定浓度氧的空气供给）之一的防灭火理念，而且利用其防灭火与其他防灭火技术方法比较具有速度快，操作简单，成本低，防灭火效果显著可靠等特点，是一项先进的防灭火技术，甚至可能将不失为当前煤矿井下防灭火最佳技术措施。但是要想将这项技术措施推开，必须解决高压低温下防止管道爆裂及保障CO2以液态形式注入火区等工艺安全问题，研究开发出适宜于液态CO2特性及煤矿井下特点的液态CO2防灭火工艺系统装备，并制订和落实相关安全保障措施。 3)各种有关装备的安全可靠性论证； 质量保证体系 液态二氧化碳灭火装置的主机部件是低温压力容器。为保证中华人民共和国国务院令第373号发布的《特种设备安全监察条例》和国家质量技术监督局颁发的《压力容器安全技术监察规程》及有关技术法规的全面贯彻执行，保证产品质量，确保压力容器在煤矿井下安全运行，特制定本质量保证体系。 3).1.1 质量目标 质量目标是：生产符合《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》、GB150-2011、GB151-1999等有关标准和 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求的合格产品、优质产品、名牌产品。 3).1.2 质量保证体系 北京龙德时代公司对压力容器质量保证体系作了明文规定，并设置了压力容器质量控制系统、控制环节和控制点，以保证压力容器产品质量目标的实现。 我公司压力容器制造质量保证体系中设置了 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、工艺准备、材料、制造检验（含探伤）四大控制系统。 以《特种设备安全监察条例》、《压力容器安全技术监察规程》等法规为准则，国家标准，专业标准及有关规范为基础，制定了我公司压力容器质保体系，它是压力容器设计、工艺准备、材料、制造和检验必须遵循的法规性文件。 1）设计、工艺质控系统 压力容器设计图纸必须由压力容器设计资格的单位提供。压力容器的图样必须由总经理任命的承接设计工艺责任人员负责。设计零件图、测绘、工艺性工作均应符合《容规》现行标准、规范、图样要求。 2）材料质控系统 公司对压力容器所需的原材料（包括焊接材料、外协件、外购件），从材料 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 、订货、采购、验收到保管发放，均由压力容器材料质控系统保证。 3）焊接质控系统 公司对压力容器焊接材料、焊工、焊接工艺评定，焊缝返修，产品焊接试板的质量控制提出了具体要求和规定。压力容器焊接工艺评定应符合国家标准《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定。 4）检测质控系统 公司对压力容器检测的管理，人员资格、职责、设备、条件，工艺流程和探伤程序做出规定，以保证无损检测结果正确可靠。所有压力容器的X射线探伤，必须经过初评和复评，并按“无损检测管理 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ”执行。压力容器产品最终无损检测结果，由探伤室负责出具报告，并按“无损检测管理制度”进行审批。 3).1.3 产品检验 公司对压力容器产品的检验人员、检验程序以及“停点”的检查内容做出规定，以保证压力容器的检验符合《规程》、GB150—2011、GB151—1999标准的要求。产品检验包括原材料复验，生产工序检验和成品检验，统一由检验科负责。产品及其主要零部件和关键工序检验应按标准、规范和产品图样文字的规定进行。检验科应编制检查工艺，并有检查记录。 转运储罐须经耐压试验和气密性试验并合格后方能出厂。 3).1.4 质量保证体系与组织机构 质量保证体系是制造压力容器的法规性文件。质量管理制度和各质控系统责任人员的职责权限，是实施质量保证体系正常运行的管理基础,全厂各类质控系统责任人员必须认真贯彻执行。 质量保证体系由总经理批准后生效，并由质量保证体系中各类质控系统责任人贯彻执行。 全厂质量保证体系机构由质保责任人员组成，在总经理的领导下由质保工程师直接主持和担负质量保证法规的实施和质量控制，监督活动。 质量保证工程师及各类质控系统责任人员，由总经理任命，报上级监督机构和主管部门备案。 3、项目主要技术难点及重点 目前对于液态二氧化碳在采空区内与环境的热交换机理有待进一步明确，液态二氧化碳防灭火工艺有待进一步成熟与完善。现有的注液态二氧化碳技术与传统的二氧化碳防灭火技术类似，并没有充分发挥液态二氧化碳临界状态对采空区火灾的降温惰化作用，因此需要保障液态二氧化碳可控温的调节，这也是本研究的难点。此外由于液态二氧化碳温度低，一般为-56.6℃，低温液态二氧化碳的井下罐装及运输，特别是在井下条件复杂，大量液态二氧化碳源井下供给难度非常大，同时管路受压、受砸特别严重，对低温液态二氧化碳输送管道的要求也很高，如何科学有效的解决这系列关键性技术难题成为技术成败的关键。 因此，项目实施过程要重点解决以下问题： （1）输送液态二氧化碳的管路低温绝热输送的关键技术与温度的可控式调节； （2）液态二氧化碳在采空区内的运移规律及热交换过程； （3）如何对二氧化碳废气进行液化回收。 鉴于以上三方面的原因，多年防灭火技术仅限于现场试验及井下局部应用阶段。通过本项目的研究和实施，研究建立液态二氧化碳防灭火技术及成套装备、实现极复杂条件下矿井大型火灾快速治理、解决煤层自然发火的有效防治，并大规模推广应用到矿井的高效安全生产具有重要意义。 成果表述 1）二氧化碳液化回收及防治煤矿火灾的液态二氧化碳灌注技术以火区的降温惰化为主，集二氧化碳回收利用＋“降温+抑爆+惰化+淹没覆盖”的作用机理，构建矿用井下移动式液态二氧化碳输送及灌注系统，构建地面液态二氧化碳输送及灌注系统，构建一套完整的液态二氧化碳防灭火装备； 2）通过地面钻孔和管路液态二氧化碳灌注直接灭火、井下钻孔和埋管移动式液态二氧化碳灌注防治自燃火灾等在现场的实施，形成一套完善的液态二氧化碳防灭火工艺技术： ①确定注液态二氧化碳参数。鉴于液态二氧化碳在采空区内的扩散半径，为防止低温二氧化碳大量涌出到工作面，冻坏工作面支架液压部件造成不必要的损失，合理优化并确定注液态二氧化碳口位置、孔间距、注二氧化碳量、注二氧化碳压力等注二氧化碳技术参数，并制定井下不确定环境下，液态二氧化碳释放口及输送管路的保护措施； ②通过测试注CO2前后火区内的温度、压力及N2、O2、CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4等气体的浓度，确定注液态二氧化碳的防灭火惰化指标； ③研究液态二氧化碳气化对采空区覆盖积水成冰的机理，为加强液氮的冷却效果，研究采空区液态二氧化碳温度的可控式调节；合理分配工作面的风量，加强堵漏工作； 3）基于传热传质学、流体力学理论下的液态二氧化碳与采空区空气的热对流，液态二氧化碳在综放工作面采空区内的运移机理及综放采空区防灭火注液态二氧化碳的CFD数值模拟研究。 （2）创新点 1）二氧化碳液化回收及防灭火技术研究的关键是研究二氧化碳液化回收减排及液态二氧化碳直接注入火区技术保证液态二氧化碳降温效果，同时确定液态二氧化碳灌注系统工艺、技术参数。 2）液态二氧化碳在采空区内的运移规律及热交换过程。 3、预期经济、社会、环境效益 （1）经济效益 此套技术为煤化工二氧化碳废气回收利用及自然发火矿井提供科学的决策依据，与常规防灭火技术相比，其防火、灭火效率可提高一倍，防灭火成本降低一半，同时能减少矿井因自燃火灾引起的停工、停产，提高煤炭的回收率，新增利润上亿元，将取得显著的经济效益。项目推广应用后，将为类似矿区扑灭矿井火灾提供成熟的技术和经验，有助于促进经济社会发展。 （2）社会效益 开展防治煤矿火灾的液态二氧化碳回收灌注技术及成套装备的研究工作，密切联系了煤矿防灭火需求，适应了国家实施新一轮节能减排防灭火的战略机遇，此套技术能为矿井火灾治理及预防自然发火提供科学决策依据。预期研究成果不仅可保障煤矿安全开采，避免发生高瓦斯矿井火灾治理过程中的人员伤亡事故，而且对丰富和完善高瓦斯矿井火灾治理和易自燃矿井防灭火技术保障体系具有较大的促进作用。 该项目的研究成功将为国内建设和谐矿区提供了有力的安全技术保障，有力的保障了高效生产煤炭能源的安全，顺应了科学发展观及建设和谐社会的大趋势，对于自治区的发展具有重要的意义。 （3）环境效益 液态二氧化碳气化后产生的二氧化碳气体为惰性气体，二氧化碳气体分子化学活性差，状态稳定，对煤的吸附效果好。因此，火区环境能实现零污染。 三、龙德时代EDM1000防灭火系统内容介绍 1、煤矿二氧化碳（CO2）防灭火系统是氮气（N2）防灭火的替代产品   煤层自燃发火是煤矿安全的大敌，<煤矿安全规程》规定，开采容易自燃和自燃的煤层时，应选用注入惰性气体、灌注泥浆（包括粉煤灰泥浆）、压注阻化剂、喷浆堵漏及均压等综合防火措施。理论和实践证明二氧化碳（CO2）惰性气体是一种比 氮气（N2）更好的灭火惰性气体。 ● 2、二氧化碳（CO2）防灭火系统的优势： 1. 二氧化碳（CO2）比氮气（N2）空气的密度大（相对密度1.529，密度为1.976kg/m3(0℃.1个大气压),，在熄灭底部的火时，可快速沉入底部而挤出氧气形成致密保护层和堆积层，因此防灭火效果比氮气（N2）更好。 ● 2. 二氧化碳（CO2）纯度可以达到100%，一点不含O2,氮气（N2）最高达到97%，含氧3%以上。因此二氧化碳（CO2）防灭火效果优于氮气（N2）。 ● 3. 二氧化碳（CO2）温度低，出口0-20℃，到达防灭火地点后，继续升华吸收大量热量，降低温度，利于灭火。 ● 4. 系统模块化、组合式结构，气体产量多，可达1000-2000m3/h以上，灌注速度极快，能快速发挥防灭火作用。 ● 5. 系统设备体积小、投资少、费用省。仅为同能力制高纯度氮气（N2）设备的十分之一到三十分之一。 ● 6. 系统运行参数实现了自动监控管理。可以在指挥中心监控全部运行过程。 ● 7. 在灭火经验丰富的山东枣庄矿业集团柴里煤矿、大屯煤电集团姚桥煤矿等煤矿灭火的实践，证明二氧化碳（CO2）防灭火系统是氮气（N2）防灭火系统的替代技术和产品。 3、系统组成和特点 组成： EDM1000二氧化碳（CO2）防灭火系统主要由二氧化碳（CO2）转换器、调压装置、二氧化碳（CO2）转换器控制柜、缓冲罐、安全阀、监测部等组成。转换器壳体、管路和操作阀门都采用不锈钢，耐腐蚀经久耐用。二氧化碳（CO2）转换器、调压装置二氧化碳（CO2）转换器控制柜装配在一起。从运送二氧化碳（CO2）槽车上压出的液体进入二氧化碳（CO2）转换器，经过调压装置的压力、温度等控制，经过缓冲罐，使液态二氧化碳（CO2）转化为气态。 技术参数： 二氧化碳（CO2） 气体转化能力     500 Nm3/h×2=1000Nm3/h 出  气  温  度       5-20℃ 允  许  压  力       最大1.2Mpa  调定1.0 Mpa 设  备  重  量     3500Kg 外  形  尺  寸    5200×2850×2000mm（长×高×宽） 4、部分用户 枣庄矿业集团 柴里煤矿、枣庄矿业集团高庄煤矿、枣庄矿业集团 田陈煤矿 枣庄矿业集团 蒋庄煤矿、枣庄矿业集团 新安煤矿、兖州矿业集团 鲍店煤矿、兖州矿业集团 兴隆庄煤矿、兖州矿业集团 济宁二号煤矿、兖州矿业集团 济宁三号煤矿、大屯煤电公司 姚桥煤矿