八宝煤矿注氮防灭火系统技术方案

八宝煤矿注氮防灭火系统

技

术

方

案

吉林省东科信息工程有限公司

2009年5月

1.1注氮防灭火系统

1.1.1设计基础条件

1．大气条件

环境温度 2～+45℃

相对湿度≤95%

2．原料空气

CO2 ≤30mg/m3

C2H2≤0.5PPm

C n H m ≤30PPm

含尘量≤30mg/m3

3．冷却水

进水温度≤32℃

进水压力 0.2～0.5Mpa

悬浮物含量≤100mg/L

水质 PH6—8

总硬度≤3.2mmol/L

4．电源电压 660/1140V±5% 50HZ 1.1.2主要技术指标

1.1.3制氮工艺流程

煤矿用碳分子筛制氮装置由气源车、净化车、制氮车和缓冲车组成。制氮工艺流程参见附图1煤矿用碳分子筛制氮装置工艺流程图流程简要说明：

1. 气源车

由空压机组成，原料空气经螺杆空压机压缩后输出。

2. 净化车

气源车提供的压缩空气，主流气首先进入后部冷却器，将原料气的温度降到40℃以下，接着进入除油净化器除去大部份水和油，残余含油量小于1PPm,再经精过滤器，滤除直径大于1μm的固体颗粒和水滴及油滴，残余含油量小于0.1PPm,然后经超精过滤器和活性炭过滤器过滤处理，残余含油量可达0.003PPm,接着进入活性炭除油器，通过除油器内的活性炭除去压缩空气中的残余油分。经过这几个环节，得到洁净的压缩空气,最后通过截止阀LV1进入空气储罐。

3. 制氮车

洁净的压缩空气进入制氮系统，分为三路：第一路经节流阀LV2进入氧氮分离系统；第二路经球阀BV13，气源二联件（QL-1、TV1、L-1）输入气体，为防爆电磁阀DV1-DV11控制管道式气动阀QV1-QV10

及角座阀JV1-JV5的开和关提供动力源；第三路经球阀BV12、空气过滤器QL-2、针形阀LV3～LV6和单向阀ZV1～ZV4进入吸附塔内的气囊充气压紧碳分子筛，防止碳分子筛下沉而引起沟流现象和碳分子筛粉化现象的发生，确保整机正常工作。

氧氮分离系统由两组吸附塔（A吸附塔和B吸附塔）、管道气动阀QV1-QV10、节流阀、单向阀、消音器等组成。

经过节流阀LV2的压缩空气，通过管道气动阀QV1（或QV2）的开启，以一定的压力和时间间隔，交替进入两组吸附塔，其中直径较小的氧分子优先被碳分子筛吸附，直径较大的氮分子则经吸附塔流出，然后经管道气动阀QV9（或QV10）输出。当A吸附塔处于进气吸附产氮过程时，B吸附塔则处于排气解吸再生过程。所谓排气解吸再生过程，就是通过管道气动阀QV6（或QV5）的开启，将碳分子筛所吸附的氧通过消声器排入大气中，使碳分子筛卸压获得再生。同时A 吸附塔（或B吸附塔）所产生的氮气中一部分通过针形阀LV8和单向阀ZV6（或ZV5）流入正在解吸的B吸附塔（或A吸附塔）内，起回流冲洗作用，以提高碳分子筛的吸附效果。

为了提高氮气回收率，在吸附和解吸过程之间有一个短时间的均压过程，即通过开启管道气动阀ZV4、QV7（或ZV3、QV8）使两吸附塔压力均衡。

制氮车的吸附—均压—解吸过程，循环周期约为2分钟，全过程由S7-224可编程序控制器按设定的程序自动控制。

4. 缓冲车

制氮车输出的氮气经节流阀LV9进入缓冲罐内，然后经过滤器QL－3滤除粉尘，由调压阀TV2将压力调节到所需压力并通过节流阀LV11调节输出流量，同时通过针形阀LV10输出一小部分氮气供防甲烷氧气两参数测定器进行氧含量检测。

5. 电气控制系统

电气控制系统控制制氮机按预定程序运行。

1.1.4设计与选型

1．气源车

主要由压缩机组成，其作用是提供额定流量和压力的压缩空气。2．净化车

（1）后部冷却器

后部冷却器的作用是通过少量的冷却水冷却空压机排除的高温气体。

（2）除油净化器

除油净化器的作用是将压缩空气中大部分的油和水滤除。

(3) 精过滤器

精过滤器的作用是将压缩空气中＞1μm的固体粒子、油滴和水分滤除。

(4) 超精过滤器

超精过滤器的作用是滤除大于0.01μm水滴、油滴和固体颗粒。主要技术指标为：

(5) 活性炭过滤器

活性炭过滤器的作用是滤除压缩空气中大于0.01μm的所有油雾和水滴。

(6) 除油器

除油器的作用是将活性炭过滤器输出的压缩空气进行深度除油处理，确保气体中油份含量≤0.003mg/m3。为此，选用瑞气公司生产的活性碳除油器。

(7) 矿用平板车

矿用平板车的作用是装载净化车，使其能够方便的到达现场，采用轮胎式平板车。

3．制氮车

（1）吸附塔，塔内装填日本进口碳分子筛。

为满足制氮装置的井下移动要求，同时符合我国公路运输条件，在保证制氮能力与纯度的前提下，尽可能减小设备的外形尺寸。

吸附塔采用两塔卧式布置。

主要设计参数为：

设计压力（MPa） 1.1

工作压力（MPa） 1.0

设计温度（℃）50

工作温度（℃）常温

容积（m3）0.86

数量（只） 2

外形尺寸Φ600×2800

容器类别工类

重量(Kg) 650

（2）压紧装置

压紧装置是一种气囊结构，该气囊结构由气囊和气嘴组成，通过气嘴与气源接通。气囊是卧式吸附气体分离填料塔的关键部件，它的作用是：当气囊在原始状态下占用塔体的最小空间，而在充气条件下，一旦填料发生下沉，气囊能在瞬间发生体积变化，最大限度地填充分子筛下沉所形成的空间，从而保证分子筛始终处于压紧状态，解决了因分子筛下沉而引起的沟流现象，确保制氮系统的产气量与纯度的稳定性。

主要技术参数为：

设计压力： 1.6MPa

试验压力： 2.0MPa

最大工作压力：1.0MPa

最高充气膨胀体积：18L(0.6～0.8MP时)

最大膨胀体积装筛量：13Kg

（3）消声器

吸附塔在减压再生时排出的气量较大，为降低噪音，故设计安排排气消音器。

主要技术性能指标为：

处理气量： 80Nm3/min

排气最大分贝数：≤85dB

接口管径： DN50

外形尺寸：Φ400×2400