氮气防灭火氮气防灭火.pptVIP

浅谈煤矿氮气防灭火技术 组员：贺资良、胡亚伟、胡灼亮 本素材由hi-hoo提供 前 言 煤矿防灭火对于惰性气体的定义与化学对惰性气体的定义不尽相同。在防灭火的工作实践中，惰气是指不参与燃烧反应的单一或混合的窒息性气体，其中可能含有少量的氧气。最常见的防灭火惰气是燃气、氮气和二氧化碳。下面主要看一下氮气防灭火技术。 一、氮气的性质 二、 氮气防灭火作用原理 三、 制氮设备 四、 注氮工艺 目 录 五、应用实例及效果 众所周知，氮气的原料是空气。氮气是一种无色无味无毒无腐蚀，不自燃，也不参与燃烧的气体，标准状态下（21℃，101.325kpa），气体密度为0.461kg/cm3,液体密度为80.8kg/m3,氮气在101.325Kpa,-195.8℃时变成无色的液体，在-209.9℃时，变成雾状的固体。氮气在水中溶解度很小，很难与其它物质发生化学反应，在震动、热和电火花作用下都较稳定。 。 一、氮气的性质 注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气，使其氧含量降到10%或3%以下，达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有： 1、 消除瓦斯爆炸的危险 2、 减少漏风的作用 3、 降温作用 4、 防止煤的自燃发热和自燃 二、 氮气防灭火作用原理 目前, 中国煤矿防灭火工程中使用的制氮装备有3种: 深冷空分制氮装置、变压吸附制氮装置和膜分 离制氮装置. 后2种装置根据安装与运移方式的不同又设计成井上固定、井上移动和井下移动3种.。 三、 制氮设备 深冷空分: 通过压缩、膨胀循环, 将大气温度降低并液化, 根据大气组分沸点不同进行分离的过程. 深冷空分制氮装置的结构及工艺流程见图1( a) . 变压吸附: 通过分子筛对氧气的加压吸附排氮, 减压脱附排氧, 分离出氧、氮的过程. 变压吸附制氮 装置的结构及工艺流程见图1( b) . 膜分离: 根据氧、氮分子在膜壁中溶解扩散透过的速率不同, 使氧、氮分别在膜壁内、外富集的过 程. 膜分离制氮装置的结构及工艺流程见图1 ( c) . 3.1 工作原理与结构 (a) 深冷空分: 1-- 空气; 2--过滤器; 3--空压机; 4-- 冷却器; 5--分子筛; 6-- 热交换器; 7--膨胀机; 8-- 分馏塔; 9--液氮贮罐; 10--气氮出口; 11--富氧出口; (b) 变压吸附: 1--空气; 2--空压机; 3-- 粉尘过滤器;4--干燥器; 5--联合过滤器; 6--碳过滤器; 7--空气贮罐; 8--分子筛吸附塔; 9-- 氮气贮罐; 10--消音器;11-- 氮气出口; 12-- 放空口; (c) 膜分离: 1-- 空气; 2--空压机; 3--粉尘过滤器; 4--联合过滤器; 5--碳过滤器; 6--加热器; 7--膜组件; 8--氮出口; 9--废气出口; 10--放空口 常见制氮设备 深冷空分制氮装置适用于生产高纯度氮气, 特别是该方法生产出的液氮, 对于已经自热或燃烧的煤体的降温效果十分明显, 其灭火作用是后2种方法所不及的.深冷空分制氮厂的初期投资大、氮气成本高、操作与维护复杂, 特别是停运后, 预制氮运行时间长,适用于矿井集中、集约化生产的新建煤矿变压吸附和膜分离制氮装置都是从氧、氮分子的特性出发,不经过相变即可分离的方法. 与深冷空分相比, 体积小、重量轻、耗能少、可移动、无基础运行、初期投资少.对于相对独立的矿井、工作面有着较强的适应性 3.2制氮装置的特点及适用条件 ( 1) 煤自燃临界氧浓度 ( 2) 煤自燃标志气体指标 ( 3) 采空区
三带

工作面后方采空区的漏风, 沿走向 深部依次划分出3个区域: 冷却带、氧化带和窒息带( 如图2).氮气防火就是要将氮气注入到氧化带区域内, 使其惰化,失去氧化条件, 抑制煤炭自燃. 注氮工艺参数 (4) 注氮方式
根据采区开采条件, 采取不同的注氮方式, 原生煤体独立工作面的注氮方式一般有拉管式、埋管式和钻孔式3种, 无煤柱开采的复合采空区要采用旁路式注氮. (5) 注氮量
中国煤矿采空区防火时的注氮量为200-400m3/h; 封闭火区灭火时注氮量600~800m3/h; 开放火区灭火的氮气需求量更大, 现有的制氮机难以满足, 可选用燃油惰气发生装置.