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CO作为带式输送机火灾探测特性参数的探讨
发布时间：2013-05-20 07:44 来源：未知
1、引言
矿用带式输送机由于运输距离长、输送量大及生产效率高等优点现已成为煤矿生产中的重要运输、提升设备之一，目前其使用量仍在逐年增加。大量输送带在井巷中使用，致使井下发生火灾的可能性越来越大，一旦着火将造成重大的人员伤亡及财产损失。据统计，带式输送机着火约占煤矿井下火灾的20%，由此而带来的经济损失达数亿元，而造成的社会影响更是无法估计。
通常，胶带火灾主要由胶带摩擦生热引燃胶带所致，而胶带在主滚筒上打滑是胶带摩擦生热的主要表现形式。当火灾蔓延的一定强度时，产生的CO和烟流浓度迅速达到危险水平，并因火势蔓延达到致人死命的浓度。对于带式输送机火灾，人员撤离和火灾控制措施应在胶带明火燃烧蔓延阶段以前进行。因此，带式输送机火灾的报警必须在早期阶段进行才能及时扑灭，以尽可能减少火灾带来的损失。本文就CO作为带式输送机火灾早期探测的参数之一专作论述，以供探讨。
2、带式输送机燃烧理论
带式输送机的胶带主要分为聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡胶(NP)和苯乙烯——丁二烯橡胶（SBR简称丁苯橡胶）三类。我国煤矿主要应用聚氯乙烯胶带(PVC)。
由于PVC胶带含有大量高分子氯聚合物，在环境温度接近180℃时就会发生热解反应，产生HC1气体。在初期燃烧阶段，HCI释放率最高，其释放率取决于PVC胶带的含氯量、燃烧速率、可燃物数量及其与火源的距离等参数。PVC热解还因加入增塑剂（酞酯）产生大量的CO、酞酐和不饱和碳氢化合物。在初期燃烧阶段，CO生成量较少，但当几分钟后，温度超过+ 400℃时，紧接着脱HC1阶段，将产生大量CO。PVC受热释放气体顺序与温升关系示意图如图1所示。资料表明：在实验室条件下，燃烧60s时，硬PVC产生的co浓度可达193ppm，而软PVC胶带产生的CO浓度可达367ppm，邢台煤矿胶带燃烧CO浓度随时间变化规律见图2，从图中看出，在PVC燃烧的初期将产生大量的CO气体，在燃烧170s左右CO浓度可达170ppm，远远大于环境中的CO浓度水平。
氯丁橡胶(NP)胶带在+180℃就可缓慢分解，与PVC胶带相似，在火灾初期主要生成HCI，在+250℃时，HC1是生成氯化物的主要成分，温度继续升高，热分解会产生大量的CO，资料表明NP在燃烧60s时，产生的CO浓度可达290ppm。
苯乙烯——丁二烯橡胶( SBR)胶带含有可燃性树脂、氯化物添加剂、增塑剂、有机硫活化剂，在火灾初期燃烧主要生成物为HC1，但其含量少于NP和PCV胶带，在更高的温度下，产生的主要有毒产物为C0。
从以上分析可见，无论是PVC、NP还是SBR，在摩擦升温导致热分解和燃烧时均会产生远高于平常浓度的CO气体，这是CO气体作为带式输送机火灾探测重要参数可行性的一个重要依据。
3、CO作为带式输送机火灾探测参数的优越性
(1) CO作为带式输送机火灾探测参数的优点
1)空气中CO含量变化早于烟雾和火焰输出，它比感烟探测器和感温探测器的响应速度都高；
2) CO比空气轻，扩散性比烟雾能力强，能更有效的到达探测器；
3) CO分子是通过扩散方式由火源传播到探测器的，因而不会像烟雾探测器那样因空气对流不利而不报警，它是烟流受热分层效应阻碍的区域里火灾和有限区域里发生火灾的有效探测方法；
4)对感烟探测方法产生误报的误报源并不产生CO，因此对CO探测器探测火灾不产生影响；
5)不存在放射性污染问题。
(2)国外研究情况
1)英国的研究人员做了有限区域（封闭衣柜起火）燃烧试验，当设定CO浓度为50ppm报警时，对比CO探测器与感烟探测器的灵敏度表明：在光电感烟探测器和离子感烟探测器响应前25min，CO的浓度就达到了50ppm，CO探测器就可以响应。这项试验证明了应用CO探测器的优越性。近年来CO传感技术有了一定的突破，能探测到Sppm浓度的CO气体，而且使用寿命也有所增加，这进一步为在实际应用中使用CO探测器提供了可能。
英国研究人员还用欧洲标准EN54规定的6种试验火对感温探测器、光束式感烟探测器、紫外感光探测器、光束式感温探测器、离子感烟探测器、光电感烟探测器及CO探测器进行对照试验，试验结果列于表1，从表1说明：CO探测器是受试的7种探测器中唯一对6种试验火都做出响应的探测器，这进一步证实了CO作为带式输送机火灾探测参数的优越性。
2)德国研究人员也用EN54规定的6种试验火对点型感温、点型光电感烟、点型离子感烟以及CO探测器作了对照试验，认为CO也是惟一对6种试验火都响应的探测器。
