自吸式泡沫發生器發泡機理及其優化設計

宋 雙 林

(中煤科工集團沈陽研究院有限公司 煤礦安全技術國家重點實驗室，遼寧 撫順 113122)

0 引 言

礦井采空區的自燃火災是煤礦井下主要災害之一，嚴重阻礙著煤炭的安全生產[1-4]。對于井下空間而言，現有煤自燃防滅火技術主要包括灌漿[5]、注氮氣[6]、注膠體[7-8]、噴灑阻化劑[9-10]、固化泡沫堵漏[11-12]等。其中，三相泡沫技術具有發泡倍數高、產生量大、擴散性好、阻燃效率高等優勢，是防治礦井火災的有效手段之一，并早在2008年就已在全國范圍內得到了良好的應用推廣[13]。

對于三相泡沫而言，發泡器結構直接影響其泡沫生成質量和發泡倍數，進而影響到實際工程的防滅火效果。現階段，市面常見的用于制備泡沫的發泡器主要有渦輪式、螺旋式、同心管式、擋板式、孔隙式和自吸空氣旋流式等形式，并成功應用于消防、泡沫驅、泡沫浮選和除塵等領域[14]。然而，上述各類發泡器多用于生成兩相泡沫，但是三相泡沫發泡器與傳統兩相發泡器在引入氣源和用途等方面具有明顯區別[15-16]。以自吸空氣式發泡器為例，兩相發泡器通過壓力水的射流卷吸效應吸入環境空氣與發泡劑，而三相發泡器則是在發泡器前端先令泥漿與發泡劑混合，在發泡過程中通過射流卷吸效應吸入不可燃的氣相介質，以此實現三相泡沫的物理發泡。此外，在現階段研究中，對于防滅火用三相泡沫的專門研究報道主要關注于三相泡沫的發泡機理和制備配方[13,17-19]，對發泡器的結構和操作參數等方面的優化研究相對較小。……