في نظام إنتاج أمن منجم الفحم، الحرائق، انفجارات الغاز، والاحتراق العفوي من طبقات الفحم كانت دائما قضايا عالية المخاطر.مخاطر مثل تسرب الهواء في المناطق المغمورة، أكسدة الفحم، والسخونة العفوية للفحم زيادة كبيرة.أصبحت طرق التهوية والإطفاء التقليدية غير كافية لتلبية متطلبات إدارة السلامة في مناجم الفحم الحديثة.
في هذا السياق، "مولد النيتروجين في مناجم الفحمأصبحت تدريجياً جزءاً هاماً من نظام السلامة في المناجم
من خلال توليد النيتروجين عالي النقاء في الموقع وإدخاله باستمرار في تحت الأرض ، يمكن أن يقلل بشكل فعال من تركيز الأكسجين ويؤسس بيئة خاملة ، وبالتالي تحقيق:
في الوقت الحاضر ، قامت معظم مناجم الفحم الكبيرة ببناء محطات مركزية لتوليد النيتروجين في مناجم الفحم وإدماجها في نظام التشغيل الآمن طويل الأجل للمنجم.
ستقوم هذه المقالة بتحليل مبدأ العمل بشكل منهجي، وتكوين النظام، والمعايير الأساسية، ومنطق الاختيار،وتوجهات التنمية المستقبلية لمولدات النيتروجين في مناجم الفحم من وجهة نظر صناعية تقنية.
الفحم هو مادة قابلة للاكسدة بسهولة.
عندما يتم تعريض طبقة الفحم للهواء، فإنه سوف يخضع ببطء لردود فعل الأكسدة مع الأكسجين وتطلق الحرارة باستمرار.
إذا لم تتمكن الحرارة من التبديد في الوقت المناسب، فإن ذلك سيؤدي إلى:
خطر الاحتراق العفوي أعلى في المناطق التي تم استخراجها، والمناطق المغلقة، والمناطق التي تبقى فيها الفحم في الأنفاق.
إنفجار الغاز يتطلب ثلاثة شروط:
من بينها تركيز الأكسجين هو عامل رئيسي
من خلال حقن النيتروجين في تحت الأرض، يمكن تخفيض محتوى الأكسجين بشكل فعال، وبالتالي خفض خطر الانفجار.
ولذلك، أصبح تجمد النيتروجين إجراءً أمنيًا مهمًا لألغام الغازات العالية.
إن عمليات إطفاء الحرائق التقليدية في مناجم الفحم تشمل أساساً:
ومع ذلك، هذه الطرق لها العيوب التالية:
في حين أن إطفاء الحرائق بالنيتروجين ينتمي إلى "الوقاية من الحرائق والإطفاء من الغازات العاطلة" ، إلا أن له مزايا التغطية الواسعة والثبات القوي.
مع زيادة عمق المنجم
هذه العوامل ستزيد من خطر حرائق وانفجارات مناجم الفحم.
لذلك، تعتمد المناجم الحديثة بشكل متزايد على أنظمة إمدادات النيتروجين المستمرة على نطاق واسع.
مولد النيتروجين في مناجم الفحم هو معدات صناعية تستخرج النيتروجين من الهواء باستمرار باستخدام تقنية فصل الهواء.
هدفها الرئيسي هو:
لتوفير مصدر غاز خامل وقائي للمنجم من خلال إنتاج مستمر ومستقر من النيتروجين عالي النقاء.
يحتوي الهواء على ما يقرب من 78٪ النيتروجين ، لذلك يحتاج مولد النيتروجين فقط إلى فصل الأكسجين والرطوبة والشوائب للحصول على النيتروجين المطلوب.
في الوقت الحالي ، تستخدم صناعة تعدين الفحم بشكل رئيسي:
الحل الأكثر شيوعاً
الخصائص:
مناسبة ل:
خصائصها هي بنية بسيطة، ولكن النقاء منخفض نسبيا.
في الوقت الحالي، لا تزال مناجم الفحم الكبيرة تستخدم أساسا تكنولوجيا PSA.
PSA (ضغط التأرجح الامتصاص) هو عملية التأرجح الضغط الامتصاص.
المبدأ الأساسي هو:
استخدام المسامير الجزيئية للكربون لتحقيق فصل الهواء بسبب سرعات امتصاص مختلفة من الأكسجين والنيتروجين.
ضاغط الهواء يضغط الهواء إلى:
ثم يدخل نظام التطهير
من خلال:
إزالة:
لتجنب تلوث جرس الكربون الجزيئي
الهواء المضغوط يدخل إلى برج الامتصاص:
يفضل سائل الكربون الجزيئي امتصاص الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبعض الشوائب.
النيتروجين يتم الاحتفاظ به والخروج.
بعد التشبع ، يضغط برج الامتصاص بسرعة.
يتم إطلاق الأكسجين الممتص وتفريغها.
يسترجع المصفاة الجزيئية الكربونية قدرة الامتصاص.
يعمل برجين للاستيعاب بالتناوب:
وبالتالي تحقيق إمدادات النيتروجين المستمرة والمستقرة.
محطة النيتروجين الكاملة في مناجم الفحم تتكون عادة من الأجزاء التالية:
الوظيفة:
توفير الهواء المضغوط المستقر
التكوينات الشائعة:
بما في ذلك:
وظيفتها هي حماية المنجل الجزيئي
المعدات الأساسية
ويتكون أساسا من:
تستخدم في:
يدرك:
بما في ذلك:
مسؤول عن النقل تحت الأرض
عند اختيار نظام توليد النيتروجين في مناجم الفحم ، يتم النظر بشكل رئيسي في المعايير التالية.
الوحدة: Nm3/h
النطاق المشترك:
بالنسبة لمناجم الفحم الكبيرة، يمكن أن تكون أعلى.
متطلبات مشتركة:
| سيناريو | % |
|---|---|
| الوقاية العامة من الحرائق وإطفائها | 95% - 97% |
| مناجم الغازات العالية | 98% - 99% |
| التثبيت الخاص | ≥ 99.5% |
عادةً ما يتم السيطرة عليها:
يعتمد على ظروف العمل
نقطة الندى المنخفضة يمكن أن تتجنب:
متطلبات مشتركة:
الضغط عند منفذ نظام توليد النيتروجين عادة ما يكون:
التطبيق الأساسي
عن طريق الحقن المستمر للنيتروجين:
تستخدم في:
تتبنى بعض شركات الكيمياء الفحمية إمدادات مركزية للنيتروجين.
هذا منجم الفحم الكبير يتبنى:
تستخدم لإدخال النيتروجين على المدى الطويل في المناطق المُلغّاة
بعد تشغيل النظام:
هذا المنجم ذو الغازات العالية يتبنى:
تحقيق:
تحسين مستوى سلامة المناجم بشكل فعال.
النواة ليست حجم المعدات
ولكن استهلاك النيتروجين الفعلي
يجب أن يحسب:
نقاء أعلى يعني:
ليس بالضرورة كلما كانت أعلى كلما كانت أفضل
عادة ما تتطلب معدات مناجم الفحم:
مناجم الفحم تنتمي إلى بيئات خاصة.
يجب أن تلبي:
المنجم الحديث يركز أكثر على:
أكبر مصدر استهلاك للطاقة في نظام توليد النيتروجين في مناجم الفحم هو:
استهلاك الكهرباء لضاغطات الهواء
عادة ما يمثل أكثر من 70% من إجمالي استهلاك الطاقة
عوامل تؤثر على استهلاك الطاقة بما في ذلك:
كيفية تقليل استهلاك الطاقة؟
الانسداد سيؤدي إلى:
فشل المصفاة الجزيئية سيؤدي إلى:
الصمامات الهوائية هي مكونات مع عمليات عالية التردد.
إنها تتطلب صيانة خاصة
بما في ذلك:
الأسباب الشائعة:
يعتمد إنتاج النيتروجين PSA على ضغط امتصاص مستقر.
بعد انخفاض الضغط
الضغط السريع مفيد ل:
إطلاق وتوقف متكرر:
عادة ما تحتاج معدات إنتاج النيتروجين في مناجم الفحم إلى الامتثال:
معايير السلامة في مناجم الفحم بما في ذلك:
لوائح أوعية الضغط
تشمل:
معايير اختبار نقاء الغاز
تأكد من:
في المستقبل، تميل مناجم الفحم إلى:
بما في ذلك:
لم يعد مولد النيتروجين في مناجم الفحم مجرد معدات غازية بسيطة، بل أصبح عنصرًا مهمًا في نظام السلامة في مناجم الفحم الحديثة.
وظيفتها الأساسية تكمن في:
من خلال حقن النيتروجين بشكل مستمر ومستقر ، يتم إنشاء بيئة خاملة ، مما يقلل من تركيز الأكسجين ، وبالتالي يمنع بشكل فعال:
مع تقدم بناء المناجم الذكية، فإن نظام توليد النيتروجين في مناجم الفحم يتحرك أيضًا نحو:
تطوير مستمر للتوجيه
في المستقبل، ستصبح أنظمة توليد النيتروجين في مناجم الفحم عالية الاستقرار والأتمتة والكفاءة الرئيسية في البنية التحتية للإنتاج الآمن في المناجم.
