液氮冻结技术

娜值燃料十分重视煤、一种易燃的低热值燃料一油页岩英明领袖华主席对充分利用我国的低热,碳含量(C)稍低于80%r,氧含量(o)rr并一再指示要充分利用褐。0%左右多在160,氮含量(N)从0。5%以下石煤、煤研石和油页岩等低热值燃料,,到3%以上的均有油页岩经低温干馏(500~℃)后获得页岩油、油页岩也叫油母页岩它是一种由腐泥质形,经过加工处理后可以,成的含页岩类矿物质较多低热值固体可燃矿物分布特征来看,。但又较易燃烧的,得到汽油料。煤油、、润滑油等一系列产品、以从我国的油页岩资源及合成洗涤剂塑料,合成纤维等化工原,有不少是和煤共生的,。其中在低温干馏过程中还可得到氨水。叱大部分和年轻煤共生有的直接作为煤层的咤和煤气等副产品页岩渣作生产水泥的顶底板,也有与煤成互层赋存,、从油页岩资,原料源的分布地区来看除西南区尚未发现外对于开采较为方便而又有利用价值的油页岩矿床应进行综合开采和综合利用。4个省其余五个大区中有1自治区中都不同约占全国油页岩一般程度地有油页岩资源的70%。,其中以东北地区吉林和辽,发热量在80卡/克以上的油页岩即可作为沸腾锅炉的燃料主,。宁两省油页岩资源为最多泥质和脂肪类物质,炉渣如以铝土页岩成份为生成油页岩的原始物质多为腐所以它实际上是一种高。则可作为提取三氯化铝和聚合铝等化工,产品的原料热值燃料,其它成份的炉渣也可作为水泥。灰分的腐泥煤页岩资源大部分形成于白奎纪和第三纪—较为致密的藻煤、我国油,的掺合剂或作为矿井充填材料充分利用低也大使其更好地适应社会主义建设的(煤炭科学研究院书京所有部分生成于二迭纪三迭纪和侏罗纪。,需要。多以湖泊相的沉积矿床为主外观呈灰白0量大部在5、我国油页岩的质量特征是矿物质较多,煤化室煤质组供稿)棕黄以至灰黑色等,。其灰份一(上接第54页)0一85%之间比重大分析基高位发热般在6,0一1500卡/克之间。,部分灰份较,低的有高到5~82000一3000卡/克以上甚至可几年来题,,我组同志为解决矿井涌水间、、达4000一5000卡/克%左右,含油率(T)一般为g0个省市自治区范围内在全国2,,,大力7~18%左部分较高的可达1。开展了技术服务工作地面予注浆,先后完成了五个井筒,右,甚至更高些,含硫量与煤相似,即陆相,处理了四个淹井事故,解决了沉积的较低海陆交互相沉积的较高。‘全硫,0多个井筒涌水问题2参加了军工堵漏工,含量从1%以下到7一8%以上的均有油页岩的挥发份产率(V固定碳很低,程进行了用注浆法打井过流砂的试验;还与上百个局矿一起讨论制定了注浆方案)可达60一70%以上并在全组同。水份一般随矿床地下水的高1总结过去注浆经验和国外注浆发展概况的基低而变动,有的低于。%,有的可达到,8础上志,,撰写了《注浆技术》,。目前,0%以上一1氢的含量比各种煤高65无水无,正在集中力量为解决基岩裂隙含水层,矿物质基的氢含量可达一10%左右深井予注浆打干井问题大力开展工作烈的沸腾状态液氮惰性很强没有腐蚀性不可燃,。,,冻结管空间气化(图量,1),吸收周围土壤的热,对震动、热和电火花是稳定的195,。使土壤冻结,。液氮气化吸热后。、逸出冻在标准大气压力(760毫米汞柱)下气,结管经氮气排出管路放空,化温度丙烷为另外,:液氮为一一8℃,氨为卫2一34℃,随着液氮的气化挥发和不断向冻结管在掘砌过程中,氟利昂为一2:408℃。氟利昂为,一298℃,供给新的液氮土墙,直至形成符合设计要求的冻。422℃,从这个角度看液氮为良。即可开掘施工,继续,好的制冷剂为47公斤更容易在冻结器内直接气化,供给少量液氮以维护冻土墙的强度,。液氮的气化潜热(在一个大气压下)54千在冻结的过程中使气氮出口温度为。控制氮的运动速度,卡/公斤2氨为3,7千卡/工:公斤1,氟一2℃较合适6温度过低3利昂为5千卡/公斤22,氟利昂。为40千卡/5~不经济而供液管的压力为24厘米2。5公斤/2后期趋丙烷为10千卡/公斤。可见,公斤液,初期冻结。,压力波动较大,氮的制冷能力接近于氟利昂,小于丙烷,只于稳定有氨的1/7故冻结同体积的土壤液氮耗量为氨的。7倍,况且只能一次使用,氮可循。四、冻结器结构,环使用从这个角度看液氮不如氨然而液液氮冻结是无盐水冻结其核心是冻结,。氮生产成本不大高电能,,,1。公斤相当于1~,16度器构造。冻结器既要保证液态制冷剂气化,低于氨水成本又要保证气化迅速和均匀地吸热液态完全变为气,否则一部液氮在冻结管中气化分气化快降温也快降温慢,,早冻;,另一部分冻结态7大卡的热量每公斤液氮可获得4一此时管气化慢结。,晚冻:不能保证正常冻氮气从冻结管口逸出的温度为4大卡的热继续吸3,,0℃6,还能冻结器有以下几种1,合计每公斤液氮可吸热,。冻结管简单串联1大卡随着液氮的不断供给气化过程周而8这种系统以多个冻结管串联编组为基本形式。复始把冻结管周围的含水层冻结成冻土墙三、各个冻结管按顺序连接2,以运动着的液氮、液氮和气化液氮混合体和气氮吸热制)冻结围岩和土壤。冻结工艺过程。冷(图液氮由制,液氮冻结工艺流程十分简单取装置生产施工地点4,,经汽车(或火车)的槽车运至注入冻结器中的液氮供液管5在1图‘2冻结管简单串联!挤图1一含水砂层;5)气尸尸1一冻结管液管;2;一液氮供给管;3一气氮排出管4一供;;5一液氮和气氮混合物6一液氮7一气氮;2带遮热板的冻结器3刀工图c,表示三个顺序连接的冻结管,a、b,、液氮贮槽1位于地面与冻结管2、a相连通。平巷液氮冻结工艺系统3一泥灰岩;;;2一不透水层;6一液一液氮运输槽车氮供给管8一氮气排出管一井筒7一冻结管;4;过送液管安全阀及阀门54,调节液氮供给6。量之后7、,经送液管进入供液管压力表8显示进出冻结管氮体的压力在供液管上布置固定撑10,以撑在冻结管壁n上。沿供液管布置许多遮热板12,以减缓液氮气化。冈i/\\霍霍!图3带遮热板的冻结器1一液氮贮槽;2一送液氮管;3一安全阀;4一阀门;5、一送液管;6一供液管;78一压力表;9一气氮放空管;01一固定撑;n一冻结管;12一遮热板;13一连通路气氮从冻结管a经管31进入冻结管b。在冻结管b的供液管下部的侧面钻若干小孔,在供液管上部同样布置许多遮热板和固定撑,以增加热交换。冻结管。和管b比较,只是供液管侧面的孔钻大一些,其他相同。管9是气氮放空用的。冻结管不一定是3个一组,可以2个一组,也可以4个一组。当需要形成冻土圆筒时,可设计成套的冻结器组合(图4)。液氮从贮槽进入供液圈后分注入各组。图4井筒液氮供液圈和冻结管布置1一接贮槽管路;2一供液管;3一洪液圈;a、b、c一冻结管3。具有传热结构的冻结管制作传热结构的材料应是导热的,并对液体和气体具有良好的渗透性能,如金属海绵等。这种结构与盐水冻结管相类似,由供液管和冻结管组成(图5)。冻结管成双形式,冻结管a是液氮冻结管,b是气氨冻结管。i)州‘夏竹图5传热结构的冻结管1一传热结构;2一供液管;3一环形空间;4一冻结管;5一连接管传热结构增加了冻结管的热滞性,减小了液氮消耗量变化对冻结的影响,稳定了液氮和气氮两相冷介质的流动,收到了温度沿冻结管长度一致的功效,以增加冻结管的热传移系数,因而帮助了冻结。4直通槽车的液氮冻结系统在充水土层的壕沟里进行试验(图6),效果良好,冻土扩展速度02厘米/天,1米“冻土消耗液氮90升。由于液氮是超低温物质,极易气化挥发,故把传统的盐水冻结管形式略加改造,即可使用。钢材选用低温钢材(20Mn23AI)。五、液氮的贮存、运输及安全防护在封闭的空间,液氮漏损对操作人员存在严重威胁。因氮气是看不见、嗅不着,容易使人缺氧而造成窒息。另外,液氮温度低,操作人员需采取安全措施。纯氮是耐火耐爆的,但要避免可燃物和、氧的污染,运输液氮不能暴露在空气中。英国ATM{爆黔工作面简介ATM工作面是英国煤炭管理局19了4年提出来的(ATM即先进工艺开采的意思)。采用最先进的采煤机、运输机和液压支架,以达到提高产量,提高生产率和改善安全的目的。ATM工作面要求:1采用长壁后退式采煤法;2选用最现代化的设备;3可用遥控的均采用遥控;4具有良好的工作环境。目前该工作面采用高强度的液压支架,结构坚固,工作阻力高,图6直通槽车的液氮冻结系统连续使用的时间要求1一连接螺母;2一阀门;3一分配器;4一放气阀;比普通设备多一倍,使用2~3年才进行地5一液氮管;6一集液管;7一气氮管;8一阀门面检修;液压支架要有快速可靠的控制装置,装运、贮存和输送液氮必须用真空、双液压程序控制系统对支架的操作速度要比普层隔热保温装置的容器。液氮槽车是把贮罐通支架操作速度快一倍,这一系统还可进一固定在汽车或半拖车上的可移动容器。槽车步发展为遥控和半自动化控制,使用无链牵装有双壁贮罐,两壁之间充填经过特殊制备引300马力采煤机,用无线电控制采煤机的的保温材料(如珠光砂),并抽成真空,以减位置和工作状况,使用重型工作面运输机。少热传导和蒸发造成的损失。目前英国为ATM工作面搞的研究项目用于液氮冻结的金属材料要选用耐低温是:研制用于厚煤层的液压支架,实现一次的,不因低温液氮而产生更大的压力。采全高;研制简单而整体性较好的端头支护液氮输送管路要去污和除油、清洗干净,系统,以完全代替人工支护。ATM工作面并进行试压工作。最终将实现遥控和广泛采用自动化。(翁家杰于镇洪戴仪燮编译)(郑铭心供稿),应用聚苯乙烯球合爆破材料有很多优点,在岩石相同炮眼布置相同的情况下,这种混合物比用管形药卷可以取得更好的爆破效果。进行光面爆破将10%的硝按燃料油同90%的聚苯乙烯在露天爆破中,曾使用掺进05%(指体球在装药器中用手搅拌混合,装入钻孔,进积)纯锯末的硝铁燃料油炸药混合物,改善行了光面爆破试验,取得了较好的效果。了周边的爆破效果。这种混合物目前正用在现在硝馁燃料油聚苯乙烯混合物已在挪大直径的爆破孔中。威的露天或矿井用于光面爆破、周边予爆为了找到更合适的周边爆破材料,挪威破。爆破材料费用已降低加%。岩石爆破工艺局试验成功一种采用直径1一(刘英杰摘译自《认TordlMi川ng》5毫米的聚苯乙烯球代替锯末,这种新的混1974年第3期)