1.液態二氧化碳特性

二氧化碳常溫、常壓下是無色略帶酸味的窒息氣體,它在不同的壓力、溫度條件下有三種形態（見二氧化碳的三相圖），在氣液固三態均不燃燒，不助燃。二氧化碳分子量為44，比重為空氣的1.53倍，密度為1.98kg/m3（0℃，1個大氣壓）。三相點溫度為-56.6℃，壓力為0.52MPa，氣液固三相呈平衡狀態；臨界點溫度為31.3℃，壓力為7.28MPa，氣液兩相形成連續的流體區；升華點溫度為-78.5℃，壓力為1.01MPa。

二氧化碳在低溫加壓下（-20℃、2MPa）或高壓常溫（約8MPa、30℃）下氣體可變為液態，液體氣化過程中，當溫度降到-78.5℃后將形成雪花狀的固態干冰（固體碳酸）。

CO2相對空氣密度為1.529，密度為1.976kg/m3(0℃、0.1 MPa)，液態CO2的密度隨溫度的變化而變化較大，-20℃時，其密度是1.01kg/L， -37℃時的密度約為1101kg/m3，汽化熱為137kcal/kg，在溫度15℃和1個大氣壓下，1噸液態二氧化碳體積膨脹約640倍。

二氧化碳的三相圖

2.液態二氧化碳防治煤自燃機理

（1）吸附阻氧

煤的自然發火是煤與氧的氧化反應過程，氧氣是氧化反應的必要條件，沒有氧氣，氧化反應就無法進行。試驗結果證明，氧濃度低于8%時失燃,低于3%時，氧化反應徹底被中止，燃燒現象不能持續進行。

向發火或具有高溫火點的采空區內注入液態CO2立即會形成大量的高濃度CO2，會使采空區內原有O2濃度相對減小，氧吸附量會減少，影響煤的氧化反應速率。并且由于CO2比空氣密度大，重于空氣，以及煤體對CO2具有較強吸附作用（吸附量為48L/kg，而煤對氮氣的吸附量為8 L/kg，前者是后者的6倍），煤對氣體吸附強弱順序為CO₂＞CH₄＞N₂。煤吸附CO₂能力很強，屬于物理吸附，CO₂在煤表面的吸附較穩定；煤對CO₂優先吸附，且隨著壓力升高，其選擇性吸附能力增加，很容易替代O2而覆蓋煤體燃燒點表面，減少煤體燃燒體表面O2濃度，使O₂濃度低于自然發火的臨界O2濃度，從而防止煤的氧化自燃，或使已形成的火災因缺O2而窒息滅火。與此同時，大量的高濃度CO2的擴散會必然會提高采空區內氣體靜壓，進而會降低采空區的漏風量，造成氧化自燃帶供氧不足，進而阻止氧化反應的進程。

（2）吸熱降溫

煤的燃燒過程實際就是煤的氧化過程，其氧化速度與供氧有關系，也與溫度有關系。煤炭自燃往往經歷三個階段:升溫氧化階段(110-130℃)，加速升溫階段(140-190℃)，急速升溫階段(200℃以上)。如直接噴注液態CO2時，可使火源明顯降溫，加速熄滅火源。液態CO2噴入火區空間會瞬間氣化，體積將膨脹640倍左右，需要吸收大量熱，溫度急劇下降到-78.5℃。1KG液態CO2蒸發氣化需要吸收577.8×103焦耳／KG的熱量。加之煤對 CO2極易吸附特點，在吸附過程中將吸附熱轉移給CO2氣體，從而會遏止燃燒的鏈鎖反應。同時擴散采空區內的CO2氣體也會吸收氧化反應過程中所產生的熱量，降低周圍介質的溫度，以減緩煤的升溫速度，促使煤的氧化反應由于聚熱條件的破壞而延緩或終止，從而降低火區溫度，加快火區的熄滅。

（3）惰化降氧

氣化后的CO2在沖淡可燃氣與氧的含量過程中，也使火區空間氣體惰化程度不斷增大，從而使混合氣失去可爆性。CO2 的惰化作用優于其他惰性氣體。在以氮氣注入的火區阻爆臨界氧濃度為12%，火區內明火被熄滅的臨界氧濃度為9.5%；而以CO2注入的火區阻爆臨界氧濃度為14.6%，火區內明火被熄滅的臨界氧濃度為11.5%。經兩者比較，CO2惰氣的阻燃、阻爆性能明顯優于氮氣，兩者相差2個百分點以上。

3.液態CO2防滅火工藝系統裝備的實際意義 

（1）液態CO2灌注入火區空間會瞬間體積膨脹氣化，并吸收大量熱，使得火區溫度和氧氣濃度降低加快，降溫效果明顯。    

（2）適用范圍廣，液態CO2經過吸收熱量氣化后，可充擴散充滿任何形狀的燃燒空間，因而便于對礦井采空區深部、高冒窩等人們不便接近的地點進行滅火。    

（3）液態CO2灌注火區后，能有效降低煤氧復合速度，迅速抑制燃燒，更有利于防止瓦斯、煤塵爆炸。

（4）損失少，不會損壞設備和井巷設施，因而滅火后恢復工作量少且容易。     

（5）輸送便利。     

（6）滅火用材成本低于其他滅火成本。

客戶應用：國家礦山應急救援鶴崗，開灤，大同，靖遠，芙蓉隊；

區域礦山應急救援天府，樂平等11個救護隊；

兗礦集團          淮南礦業集團

淮北礦業集團      皖北煤電集團

中煤新集集團      新汶礦業集團

淄博礦業集團      彬長礦業集團

六枝工礦集團      潞安礦業集團等等

4、設備特點、參數：

CPW-2.0礦用移動式液態二氧化碳防滅火裝置是總結了大量的井下現場滅火經驗，根據井下的工況條件設計的一套有針對性、功能較齊全的煤礦井下防滅火裝置。其主要特點如下：

(1).設備結構合理、緊湊，占地面積小。可以多臺聯合使用或單獨使用，便于工作面擺放。最小工作面只需滿足一臺設備即可，不需大空間。

(2).設備具備外部保護框架，內部儲罐為保溫發泡單層圓筒形結構，區別于其他真空粉末絕熱型式雙層容器，更加耐運輸沖擊，井下撞擊。如受撞擊后，可避免出現其他雙層容器內部儲罐移位、脫落、開裂的情況發生，確保設備本身安全。

(3).外部保護框架可避免閥門被撞壞，開裂泄露，安全性非常高。避免滅火救援設備本身安全事故。

(4).設備罐體耐壓壓力高達2.6Mpa，裝配最新式安全閥，安全可靠，液體排放距離更長，液體放凈率≥95%。

(5).設備內液體不經氣化，直接注入火區。液體直接在火區氣化、膨脹。低溫膨脹吸熱和氣體保留時間相對純氣態更長，滅火效果更好。

(6).巷道斷電，斷風仍可使用。

(7).體積小,重量輕，易于罐籠，巷道運輸。擁有外部框架，可以單軌吊運。

(8).液體或氣體純度穩定，設備運行可靠性好。

(9).操作簡單，使用、維護方便，時間短，速度快。

        西科森蘭是陜西煤礦防滅火，陜西煤礦防滅火材料，陜西黃泥灌漿系統的供應商,是國內知名煤火災害防治和礦山應急救援的專業化企業。

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