[實用新型]一種煤礦井下移動式碳分子篩制氮裝置

有效

• 申請號: 201320739516.9
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN203699913U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 王剛;羅海珠;梁運濤;于貴生;唐輝;王振偉;袁洪軍;崔杰;張衛亮;曲曉明;王福厚;王大強
• 申請（專利權）人: 煤科集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04;E21F5/00
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 李叢

技術領域

本實用新型涉及一種制氮裝置，尤其是涉及煤礦防滅火技術領域的煤礦井下移動式碳分子篩制氮裝置。?

背景技術

火災事故是我國煤礦面臨的主要災害之一，現階段，注氮防火技術在我國煤礦防滅火技術領域中得到了廣泛應用，尤其對于綜放開采工作面來說，注氮防火是預防采空區自然發火的重要技術手段，同時制氮裝置也成為了煤礦常備的防火技術裝備。?

制氮裝置的發展大體上經歷了一個催化燃燒——深冷空分——碳分子篩吸附——纖維膜分離的發展過程。?

70年代以前，國內外制氮機多選用催化燃燒式機型，基本原理是以鉑為催化劑燃燒丙烷，不斷引入空氣以消耗O₂，得到比較純凈的N₂，其主要用于氣調設施，目前已很少使用；70年代末開發的焦炭分子篩制氮機，基本原理是用表面積極大的焦炭分子篩將O₂吸附并排出高濃度的N₂，后來經過發展進行園藝產品氣調保鮮試驗并很快推廣，目前在煤礦防滅火技術領域已很少應用；隨后碳分子篩變壓吸附制氮機出現，其較燃燒式制氮機有許多優點，無需燃燒和降溫處理，操作也相對簡單，但其存在機體龐大和需要更換碳分子篩等缺點；80年代，隨著科學技術的發展和工業加工水平的提高，又出現了新一代制氮設備，即膜分離制氮機，采用一組極細的中空膜纖維組件，將潔凈的壓縮空氣通過膜纖維組件將O₂和N₂分開，所產N₂比催化燃燒式更純凈，其機械結構比碳分子篩制氮機更加簡單，也更易于自動控制和操作，但受膜組件本身性能與價格影響較大。?

目前，煤礦用制氮裝置主要分為深冷空分法、碳分子篩空分法與膜空分法三種型式。深冷空分制氮裝置設備復雜、占地面積大，基建費用較高、設備一次性投資較多，運行成本高，安裝難度大，制取產品多為液氮，目前在我國煤礦日常防火方面應用較少；膜分離制氮裝置膜組件造價高，易污染且污染后難以修復，使用壽命相對較短，井下移動式膜分離制氮裝置體積小，移動靈活，出口壓力高，但流量較?。髁孔畲髢H800m³/h）無法滿足高效采煤工作面防火需求；碳分子篩制氮裝置以碳分子篩為吸附劑，利用碳分子篩在不同壓力下對氧氣的吸附能力不同，由自動控制系統按特定可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，從而獲得所需高純度氮氣，其可分為地面及井下移動式兩種形式。地面式碳分子篩制氮裝置體積大，無法移動，用于煤礦井下自然發火防治時必須事先連接輸氮管路，同時需要建設地面土建工程，投資較大，且輸送距離較長，氮氣沿途損失大，尤其對于井下工作面接續距井口較遠的情況，其注氮防滅火出口壓力往往無法滿足氮氣遠距離輸送的需要。另外，目前煤礦設計應用的井下移動式碳分子篩制氮裝置流量較?。髁孔畲髢H800m³/h），同時運行效率較低，對于高效采煤工作面來說注氮防滅火能力明顯不足。?

因此，克服現有地面型碳分子篩制氮裝置無法靈活移動、輸送距離長導致漏氣量增大、注氮防滅火出口壓力低、井下移動式碳分子篩制氮裝置流量小以及膜分離制氮裝置價格昂貴、膜組分使用受限、防滅火能力無法滿足高效采煤工作面防火需求等缺點，研發大流量的煤礦井下移動式碳分子篩制氮裝置，對于提升我國移動式碳分子篩制氮裝備整體技術水平，保障煤礦安全高效生產具有重要現實意義。?

實用新型內容

本實用新型目的在于克服傳統臥式與立式四塔結構碳分子篩變壓吸附塔易產生溝流效應及壁流效應致使制氮純度下降及吸附塔體積龐大難以入井、現有吸附塔充填工藝導致吸附塔內壓力變化對分子篩產生沖擊損耗從而影響碳分子篩使用壽命、單控制系統制氮裝置氣流難以控制以及多臺空氣壓縮機在變壓吸附裝置上聯合運轉易產生喘振現象致使變壓吸附制氮裝置無法平穩運行的問題，提供一種大流量的，煤礦井下移動式碳分子篩制氮裝置，為煤礦注氮防滅火提供充足氮氣來源。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種煤礦井下移動式碳分子篩制氮裝置，它包括設置于礦用平板礦車上的防爆外殼內的空氣壓縮系統，空氣預處理系統，氣體分離與氮氣供給系統，雙PLC集中控制系統，特點在于：空氣壓縮系統由多臺螺桿式空氣壓縮機連接多個逆止閥構成。?

其中：空氣預處理系統由連接空氣壓縮系統的高壓膠管順序連接活性炭過濾器、高效過濾器、多個串聯的精密過濾器、空氣緩沖罐構成。?

其中：氣體分離與氮氣供給系統由連接空氣緩沖罐的高壓膠管連接兩個并聯后再并聯的四個變壓吸附塔，兩兩并聯的變壓吸附塔分別對應連接兩個氮氣儲罐后連接輸出氮氣出口構成。?