Τεχνική ανάλυση των γεννήσεων αζώτου στα ορυχεία άνθρακα: Βασικός εξοπλισμός πρόληψης και σβήσισης πυρκαγιών στα ορυχεία άνθρακα

Στο σύστημα παραγωγής ασφάλειας στα ορυχεία άνθρακα, οι πυρκαγιές, οι εκρήξεις αερίων και η αυθόρμητη καύση των κορμών άνθρακα ήταν πάντα υψηλού κινδύνου.κινδύνους όπως διαρροή αέρα στις περιοχές που έχουν εξορυχθεί, η οξείδωση του άνθρακα και η αυθόρμητη θέρμανση του άνθρακα αυξάνονται σημαντικά.Οι παραδοσιακές μεθόδοι εξαερισμού και πυρόσβεσης έχουν καταστεί ανεπαρκείς για να ανταποκριθούν στις σύγχρονες απαιτήσεις διαχείρισης της ασφάλειας στα ορυχεία άνθρακα.

Στο πλαίσιο αυτό, "γεννήτρια αζώτου στα ορυχεία άνθρακα" έχει σταδιακά γίνει ένα σημαντικό συστατικό του συστήματος ασφάλειας των ορυχείων.

Με την επί τόπου παραγωγή αζώτου υψηλής καθαρότητας και τη συνεχή έγχυση του στο υπόγειο, μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη συγκέντρωση οξυγόνου και να δημιουργήσει ένα αδρανές περιβάλλον, επιτυγχάνοντας έτσι την επίτευξη των στόχων της:

• Πρόληψη πυρκαγιάς σε περιοχές με νάρκες
• Πρόληψη εκρήξεων αερίων
• Προστασία από αδρανισμό των ζωνών πυρός
• Πρόληψη εκρήξεων σε συστήματα μεταφοράς άνθρακα
• Αναστολή της οξείδωσης του άνθρακα

Σήμερα, τα περισσότερα μεγάλα ανθρακωρυχεία έχουν κατασκευάσει κεντρικούς σταθμούς παραγωγής αζώτου στα ανθρακωρυχεία και τους έχουν ενσωματώσει στο μακροπρόθεσμο σύστημα λειτουργίας ασφάλειας του ανθρακωρυχείου.

Το άρθρο αυτό θα αναλύσει συστηματικά την αρχή λειτουργίας, τη σύνθεση του συστήματος, τις βασικές παραμέτρους, τη λογική επιλογής,και τις μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης των γεννήσεων αζώτου στα ορυχεία άνθρακα από τεχνική άποψη της βιομηχανίας.

Ο άνθρακας είναι μια ουσία που οξειδώνεται εύκολα.

Όταν το στρώμα άνθρακα εκτίθεται στον αέρα, θα υποστεί αργά αντιδράσεις οξείδωσης με οξυγόνο και θα απελευθερώνει συνεχώς θερμότητα.

Εάν η θερμότητα δεν μπορεί να εξαλειφθεί εγκαίρως, θα έχει ως αποτέλεσμα:

• Καπνίζοντας
• Τοπική υψηλή θερμοκρασία
• Αυθόρμητη καύση της κοπής άνθρακα
• Επεκτάσεις πυρκαγιών

Ο κίνδυνος αυθόρμητης καύσης είναι μεγαλύτερος σε περιοχές που έχουν εξορυχθεί, σε περιοχές που είναι σφραγισμένες και σε περιοχές με εναπομείναντες άνθρακα στις σήραγγες.

Μια έκρηξη αερίου απαιτεί τρεις προϋποθέσεις:

• Πυροβόλο αέριο
• Οξυγόνο
• Πηγή ανάφλεξης

Μεταξύ αυτών, η συγκέντρωση του οξυγόνου είναι ένας βασικός παράγοντας.

Με την εισαγωγή αζώτου στο υπόγειο, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο έκρηξης.

Ως εκ τούτου, η αδρανοποίηση του αζώτου έχει γίνει ένα σημαντικό μέτρο ασφάλειας για τα ορυχεία υψηλού αέριου.

Η παραδοσιακή σβήσιση πυρκαγιάς στα ορυχεία άνθρακα περιλαμβάνει κυρίως:

• Σφραγίσματα με γύψωση
• Σπρέιζερ
• Χημική πυρόσβεση
• Απομόνωση και σφράγιση

Ωστόσο, οι μέθοδοι αυτές έχουν τα ακόλουθα μειονεκτήματα:

• Περιορισμένη περιοχή κάλυψης
• Μακρός κύκλος σβήσεως πυρκαγιάς
• Ανώτατος κίνδυνος δευτερογενούς επανεκκίνησης
• Σύνθετη κατασκευή

Ενώ η σβήσιμη πυρκαγιά με αζώτο ανήκει στην "προληπτική και σβήσιμη πυρκαγιά με αδρανή αέρια", έχει τα πλεονεκτήματα της ευρείας κάλυψης και της ισχυρής επιμονής.

Καθώς το βάθος του ορυχείου αυξάνεται:

• Η θερμοκρασία του εδάφους αυξάνεται
• Αυξημένη διαρροή αέρα
• Αλλαγές στην πίεση της κοπής άνθρακα
• Αυξημένη απόρροια αερίου

Αυτοί οι παράγοντες θα αυξήσουν τον κίνδυνο πυρκαγιών και εκρήξεων στα ορυχεία άνθρακα.

Ως εκ τούτου, τα σύγχρονα ορυχεία εξαρτώνται όλο και περισσότερο από συστήματα συνεχούς παροχής αζώτου μεγάλης κλίμακας.

Η γεννήτρια αζώτου στα ορυχεία άνθρακα είναι βιομηχανικός εξοπλισμός που εξάγει συνεχώς άζωτο από τον αέρα χρησιμοποιώντας τεχνολογία διαχωρισμού αέρα.

Βασικός στόχος της είναι:

Να παρέχει μια προστατευτική πηγή αδρανούς αερίου για το ορυχείο μέσω συνεχούς και σταθερής παραγωγής αζώτου υψηλής καθαρότητας.

Ο αέρας περιέχει περίπου 78% άζωτο, οπότε η γεννήτρια αζώτου χρειάζεται μόνο να διαχωρίσει οξυγόνο, υγρασία και προσμείξεις για να αποκτήσει το απαιτούμενο άζωτο.

Σήμερα, η βιομηχανία εξόρυξης άνθρακα χρησιμοποιεί κυρίως:

Η πιο κοινή λύση.

Χαρακτηριστικά:

• Υψηλή καθαρότητα αζώτου
• Σταθερή λειτουργία
• Ισχυρή συνεχής ικανότητα εφοδιασμού
• Διορθωτικά για μεγάλα ανθρακωρυχεία

Κατάλληλο για:

• Χαμηλή ροή
• Κινητή
• Σενάρια χαμηλής καθαρότητας

Το χαρακτηριστικό του είναι μια απλή δομή, αλλά η καθαρότητα είναι σχετικά χαμηλή.

Σήμερα, τα μεγάλα ορυχεία άνθρακα εξακολουθούν να χρησιμοποιούν κυρίως την τεχνολογία PSA.

Το PSA (Pressure Swing Adsorption) είναι μια διαδικασία προσρόφησης κυματισμού πίεσης.

Η βασική αρχή είναι:

Χρησιμοποιώντας μοριακά φίλτρα άνθρακα για να επιτευχθεί διαχωρισμός αέρα λόγω διαφορετικών ταχυτήτων προσρόφησης οξυγόνου και αζώτου.

Ο συμπιεστής αέρα συμπιέζει τον αέρα σε:

• 0.7 - 1,0 MPa

Μετά μπαίνει στο σύστημα καθαρισμού.

Μέσα από:

• Κρυογενής στεγνωτήρας
• Φίλτρο ακριβείας
• Σύστημα απομάκρυνσης ελαίου

Αφαίρεση:

• Νερό
• Ελαιόλαδο
• Σκόνη

Για να αποφύγουμε τη μόλυνση του μοριακού φίλτρου άνθρακα.

Ο συμπιεσμένος αέρας εισέρχεται στον πύργο προσρόφησης:

Τα μοριακά σίτα άνθρακα προτιμούν να απορροφούν οξυγόνο, διοξείδιο του άνθρακα και ορισμένες ακαθαρσίες.

Το άζωτο διατηρείται και εκπέμπεται.

Μετά την κορεσμό, ο πύργος προσρόφησης καταπιέζεται γρήγορα.

Το απορροφημένο οξυγόνο απελευθερώνεται και αποβάλλεται.

Το μοριακό φίλτρο άνθρακα ανακτά την ικανότητα απορρόφησης.

Δύο πύργοι προσρόφησης λειτουργούν εναλλάξ:

• Ένας πύργος απορροφά
• Ένας πύργος αναγεννάται.

Έτσι επιτυγχάνεται συνεχή και σταθερή προμήθεια αζώτου.

Ένας πλήρης σταθμός αζώτου ανθρακωρυχείου αποτελείται συνήθως από τα ακόλουθα μέρη:

Λειτουργία:

Παροχή σταθερού συμπιεσμένου αέρα.

Συνηθισμένες διαμορφώσεις:

• Συμπιεστήρας λιποαναρρόφησης
• Συμπυκνωτής διαρκούς μαγνήτη μεταβλητής συχνότητας

Συμπεριλαμβανομένων:

• Σκούπας ψύξης
• Μηχανή ξήρανσης
• Φίλτρο ακριβείας
• Απομακρυντής ελαίου

Η λειτουργία του είναι να προστατεύει το μοριακό έλαιο.

Βασικός εξοπλισμός.

Αποτελείται κυρίως από:

• Πύργος προσρόφησης
• Μοριακό φίλτρο άνθρακα
• Πνευματική βαλβίδα
• Αποσβεστήρας

Χρησιμοποιείται για:

• Σταθεροποιητική πίεση
• Δυνατότητα ροής εξισορρόπησης
• Ελαφρυντικές διακυμάνσεις

Συνειδητοποιεί:

• Αυτόματη αλλαγή
• Παρακολούθηση καθαρότητας
• Ρυθμισμός πίεσης
• Προειδοποίηση για βλάβη
• Απομακρυσμένη παρακολούθηση

Συμπεριλαμβανομένων:

• Αγωγός
• Σύστημα πίεσης
• Τρύπα ένεσης αζώτου

Υπεύθυνος για τη μεταφορά υπόγεια.

Κατά την επιλογή ενός συστήματος παραγωγής αζώτου στα ορυχεία άνθρακα, λαμβάνονται κυρίως υπόψη οι ακόλουθες παραμέτροι.

Μονάδα: Nm3/h

Κοινό εύρος:

• 200 - 5000 Nm3/h

Για τα μεγάλα ορυχεία άνθρακα, μπορεί να είναι ακόμη υψηλότερο.

Κοινές απαιτήσεις:

Συνήθως υπό έλεγχο:

• ≤ 1%
• ≤ 3%
• ≤ 5%

Εξαρτάται από τις συνθήκες εργασίας.

Το χαμηλό σημείο δροσιάς μπορεί να αποτρέψει:

• Συσσωρεύσεις αγωγών
• Συγκέντρωση υπόγειου νερού
• Κορώση εξοπλισμού

Κοινές απαιτήσεις:

• ≤ -40°C

Η πίεση στην έξοδο του συστήματος παραγωγής αζώτου είναι συνήθως:

• 00,6 - 1,3 MPa

Η βασική εφαρμογή.

Με συνεχή έγχυση αζώτου:

• Μειώστε την συγκέντρωση οξυγόνου.
• Αναστέλλει την οξείδωση του άνθρακα.

• Αποτρέψτε την επανεκκίνηση.
• Διατηρήστε ένα μακροπρόθεσμα σταθερό περιβάλλον αδρανείας.

• Μείωση του κινδύνου εκρήξεων.

Χρησιμοποιείται για:

• Αποθήκευση σκόνης άνθρακα
• Συσκευές μεταφοράς άνθρακα
• Χώρος σκόνης

Ορισμένες χημικές επιχειρήσεις άνθρακα υιοθετούν κεντρική προμήθεια αζώτου.

Αυτό το μεγάλο ανθρακωρυχείο υιοθετεί:

• Σύστημα παραγωγής αζώτου PSA 2000 Nm3/h
• Καθαρότητα αζώτου 98%

Χρησιμοποιείται για μακροχρόνια ένεση αζώτου σε περιοχές που έχουν εξορυχθεί.

Μετά τη λειτουργία του συστήματος:

• Σημαντική μείωση της συγκέντρωσης CO
• Σταθερή θερμοκρασία ζώνης πυρός
• Μειωμένος κίνδυνος αυτόματης ανάφλεξης

Το ανθρακωρυχείο με υψηλή ποσότητα αερίου υιοθετεί:

• Δύο συστήματα παραγωγής υπερβολικού αζώτου

Να επιτευχθεί:

• Συνεχή παροχή αζώτου
• Αυτόματη αλλαγή
• Απομακρυσμένη παρακολούθηση

Αύξηση του επιπέδου ασφάλειας των ορυχείων.

Ο πυρήνας δεν είναι το μέγεθος του εξοπλισμού.

Αλλά η πραγματική κατανάλωση αζώτου.

Πρέπει να υπολογίσει:

• Όγκος διαρροής
• Όγκος περιοχής οξείδωσης
• Διάρκεια της ένεσης αζώτου

Μεγαλύτερη καθαρότητα σημαίνει:

• Αυξημένη κατανάλωση ενέργειας
• Αυξημένη κατανάλωση αέρα

Όχι απαραίτητα όσο ψηλότερα τόσο καλύτερα.

Ο εξοπλισμός ανθρακωρυχείων απαιτεί συνήθως:

• Λειτουργία 24 ωρών
• Ετήσια συνεχής λειτουργία άνω των 8000 ωρών

Τα ορυχεία άνθρακα ανήκουν σε ειδικά περιβάλλοντα.

Πρέπει να πληρούν:

• Ηλεκτρικό έλεγχο ασφαλείας από έκρηξη
• Εκρηκτικό κινητήρα
• Κανονισμοί ασφάλειας στα ορυχεία

Τα σύγχρονα ορυχεία δίνουν μεγαλύτερη έμφαση:

• Μη επιτηρούμενη λειτουργία
• Απομακρυσμένο έλεγχο
• Δίκτυα δεδομένων

Η μεγαλύτερη πηγή κατανάλωσης ενέργειας του συστήματος παραγωγής αζώτου στα ορυχεία άνθρακα είναι:

Ηλεκτρική κατανάλωση των συμπιεστών αέρα

Συνήθως αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 70% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας

Παράγοντες που επηρεάζουν την κατανάλωση ενέργειας συμπεριλαμβανομένων:

• Καθαρότητα αζώτου
• Πίεση συμπίεσης
• Η υγρασία του αέρα
• Αποδοτικότητα μοριακού σίτου
• Απόδοση εναλλαγής βαλβίδων

Πώς να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας;

• Για να μειωθούν οι απώλειες μερικού φορτίου.

• Η υπερβολική καθαρότητα θα αυξήσει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας.

• Η διαρροή θα προκαλέσει τεράστια σπατάλη ενέργειας.

• Μειώστε την πτώση της πίεσης.

Το μπλοκάρισμα θα οδηγήσει σε:

• Αυξημένη πτώση πίεσης
• Αυξημένη κατανάλωση ενέργειας

Η βλάβη του μοριακού φίλτρου θα προκαλέσει:

• Μειωμένη καθαρότητα
• Υπερβολική περιεκτικότητα σε οξυγόνο

Πνευματικές βαλβίδες είναι εξαρτήματα με λειτουργίες υψηλής συχνότητας.

Απαιτούν ειδική συντήρηση.

Συμπεριλαμβανομένων:

• Αντικαταστήστε το λιπαντικό λάδι
• Ελέγξτε τα ρουλεμάν.
• Ελέγξτε το σύστημα ψύξης.

• Διασφάλιση της ακρίβειας ανίχνευσης καθαρότητας.

Συνηθισμένοι λόγοι:

• Γήρανση των μοριακών σιτών
• Διαρροή βαλβίδας
• Υπερβολική περιεκτικότητα του αέρα σε υγρασία
• Αισθητή πίεση

Η παραγωγή αζώτου PSA βασίζεται σε σταθερή πίεση προσρόφησης.

Μετά την πτώση της πίεσης:

• Η ικανότητα απορρόφησης οξυγόνου μειώνεται.
• Η καθαρότητα θα κυμαίνεται αμέσως.

Η ταχεία συμπίεση είναι ευεργετική για:

• Η αναγέννηση του μοριακού πριονιστή
• Βελτίωση της απόδοσης προσρόφησης

Η συχνή εκκίνηση και διακοπή θα:

• Αυξημένη φθορά βαλβίδας
• Επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής των μοριακών συριτών
• Προκαλεί ασταθή καθαρότητα

Ο εξοπλισμός παραγωγής αζώτου στα ορυχεία άνθρακα πρέπει συνήθως να συμμορφώνεται με:

Πρότυπα ασφάλειας στα ορυχεία άνθρακα συμπεριλαμβανομένων:

• Κανονισμοί ασφαλείας από εκρήξεις
• Κανονισμοί ηλεκτρικής ενέργειας στα ορυχεία
• Κανονισμοί παρακολούθησης ασφάλειας

Κανονισμοί για δοχεία υπό πίεση

Συμπεριλαμβάνει:

• Τάγματα αποθήκευσης αερίου
• Σωλήνες υπό πίεση

Πρότυπα δοκιμής καθαρότητας αερίων

Βεβαιωθείτε ότι:

• Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο πληροί τα πρότυπα.
• Η σταθερότητα του αερίου πληροί τα πρότυπα

Στο μέλλον, τα ορυχεία άνθρακα τείνουν να:

• Έχουν συγκεντρωτικούς σταθμούς παραγωγής αζώτου.

Συμπεριλαμβανομένων:

• Ελαττωματική πρόβλεψη
• Απομακρυσμένη συντήρηση
• Δίκτυα δεδομένων

• Μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας ανά μονάδα αζώτου.

• Σύντομη περίοδος εγκατάστασης.

• Μειώστε την ανθρώπινη παρέμβαση.