煤礦惰氣防滅火原理概述

2020-12-04 小浩說安全

惰氣係指不可燃氣體或窒息性氣體,主要包括氮氣、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙氣(簡稱燃氣)等。

(液)氮氣防滅火表現(1)當對防滅火區域注入大量的氮氣後,採空區內的氧氣濃度下降;氮氣部分地替代氧氣進入到煤體裂隙表面,與煤的微觀表面進行交換吸附,從而使得煤表面對氧氣的吸附量減少。在很大程度上抑制或減緩了遺煤的氧化作用。

(2)對於有一定封閉條件的防滅火區域注氮防滅火而言,長期連續地注人氮氣後,大量的氮氣可使採空區內形成正壓,從而使得採空區的漏風量減少,使遺煤處幹缺氧環境中而不易氧化。

(3)較低溫度的氮氣在流經煤體時,吸收了部分煤氧化產生的熱量,可以減緩煤升溫的速度和降低周圍介質的溫度,使煤的氧化因聚熱條件的破壞而延緩或終止。

(4)採空區內的可燃、可爆性氣體與氮氣混合後,隨著惰性氣體濃度的增加,爆炸範圍逐漸縮小(即下限升高、上限下降)。當惰性氣體與可燃性氣體的混合物比例達到一定值時,混合物的爆炸上限與下限重合,此時混合物失去爆炸能力。這是注氮防止可燃、可爆性氣體燃燒與爆炸作用的另一個方面。

氮氣製取 目前分離空氣製取氧氣和氮氣有三種工藝方法:一是深冷空分法;二是碳分子篩變壓吸附法;三是膜分離法。

(1)深冷空分制氮

利用深冷原理製取氮氣的基本過程是:通過壓縮、膨脹循環將大氣溫度降低並使之成為液態,然後根據大氣組分沸點不同而將氮氧分離出來,如圖所示。

(2)變壓吸附制氮

利用變壓吸附方法製取氮氣的基本原理是:通過分子篩對空氣加壓吸附排氮、減壓脫附排氧,從而將氮、氧分離。

(3)膜分離制氮

膜分離法是根據氣體的「溶解擴散理論」來分離氧氣和氮氣的。即氧和氮在膜中的透過,是因為氣體首先在膜中溶解,在外界能量的推動下再從另一側解析。因為氧、氮對分離膜的滲透率不同,在外界能墩或化學位能差的作用下,分別在分離膜的兩側得到富集。不同介質流體在任力作用下,通過某種微孔材料表面擴散速率不同,速度快者稱「快氣」,容易通過膜牆至管壁外富集;速率慢者稱「慢氣」,在管內逐漸富集,亦有少量滲透到管外。收集不同富集端(管內外)氣體得到不同氣體產品,可達到分離氣體的目的

3)注氮方法

常用的礦用注氮方法有埋管注氮、託管注氮、鑽孔注氮、插管注氮、密閉注氮、旁路式注氮。

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