液态CO2具有惰化降氧、汽化降温、抑爆及扩散范围大等特点,能够有效解决采空区火源位置模糊、灭火危险大等难题。液态CO2在管道输送过程中易形成干冰或流速过快极易发生堵塞、爆震现象,制约了在采空区自燃火灾防治中的应用。在分析采空区煤自然发火特点及CO2物性基础上,确定了液态CO2通过管路直接输送到采空区的防灭火工艺流程。通过建立CO2气-液两相管道输送热力学模型,利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟计算CO2在管道输送参数变化及影响因素,得出的管道输送距离与温度、压力、流量、内径等相互之间的关系。通过模拟确定了CO2气-液两相管道安全输送参数及现场应用工艺。在压力为2 200 k Pa,温度为-28℃,摩尔流量为75 kmole/h的条件下,管道输送内径为25.4 mm时,对应的安全输送距离不大于500 m;在内径为101.6 mm时,管道输送的安全距离不大于50 000 m.结果表明,模拟得出的输送工艺参数能够满足液态CO2防灭火系统管路直接输送过程的安全。

国家自然科学基金资助项目(51204135)；973计划前期研究项目(2011CB411902)；陕西省自然科学基金资助项目(2011JY018)；