基于绝热氧化实验的不同惰性气体阻燃效果研究

刘贵文

（内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司，内蒙古 赤峰 024076）

煤矿内因火灾是我国矿井五大灾害之一，严重威胁着井下人员安全，制约着我国煤矿安全高效生产[1-3]。煤自燃的实质是煤和氧气发生的氧化反应，因而阻止煤自燃的一个关键技术切入点便是切断氧气与煤体接触的途径[4-6]。惰气灭火是煤矿常用的灭火技术手段，原理为氮气部分地替代氧气进入到煤体裂隙表面，与煤的微观表面进行交换吸附，从而使得煤表面对氧气的吸附量减少，在很大程度上抑制或减缓了遗煤的氧化作用[7]。

在常压常温下氮气和二氧化碳在置换煤体中氧气存在一定的差异性，表现出了不同的惰化性能[8]。由于煤自燃是一个产热和蓄热的角力过程，可分为不同阶段，而不同阶段煤的氧化特征又不同[9-12]。因此，在研究惰性气体阻止煤自燃的能力时，应该考虑惰气注入时煤体的温度，以全面掌握在煤炭不同氧化阶段不同惰气阻燃的差异性。为此，采用绝热氧化装置，以非吸附性He为参考气体，设计不同温度起点（70、110、150℃）的注惰（N2、CO2）阻燃实验；以温度和出口O2体积分数为观测指标，对比研究不同惰气的阻燃效果。

1 实验原理及方法

1.1 煤的绝热氧化实验原理和实验装置

采用绝热氧化法模拟煤的自燃过程，是对一定量的煤样供氧使其自热升温，通过杜瓦瓶、隔热石棉和恒温箱等绝热措施将煤样罐中的煤样氧化产生的微小热量保留，以实现煤样的自加热过程，直至温度升高出现自燃现象[13]。……