石炭鉱山における窒素発電機の技術分析:石炭鉱山の火災防止と消火の基本装置

石炭鉱山の安全生産システムでは 火事,ガス爆発, 石炭層の自発的な燃焼は常に高リスクの問題です. 特に鉱山の深さが増加するにつれて,鉱山地帯の空気漏れなどのリスク石炭の酸化と自発的な加熱が著しく増加します.伝統的な換気と防火方法は,現代の石炭鉱山安全管理要件を満たすのに不十分になっています.

この文脈の中で"炭鉱の窒素発電機鉱山安全システムの重要な要素になりました

高純度窒素を現場で生成し,地下に継続的に注入することで,酸素濃度を効果的に低下させ,無活性環境を確立し,:

• 鉱山地帯での火災予防
• ガス爆発の防止
• 火災地帯の慣性保護
• 石炭輸送システムにおける爆発防止
• 炭酸化の抑制

現在,ほとんどの大型石炭鉱山は,中央集権された炭鉱窒素発電所を建設し,鉱山の長期安全運用システムに組み込みました.

この記事では,作業原理,システム構成,コアパラメーター,選択論理,石炭鉱山の窒素発電機の技術的な観点から.

石炭は簡単に酸化する物質である.

石炭層が空気にさらされると ゆっくりと酸素と酸化反応を起こし 熱を放出します

熱が間に合うように散らばない場合

• 燃える
• 地元高温
• 石炭シームの自発的な燃焼
• 炎の広がり

鉱山や密封された地域やトンネルに石炭が残っている地域では 自発燃焼のリスクが高くなります

ガス爆発には 3つの条件が必要です

• 燃える気体
• 酸素
• 点火源

酸素濃度が重要な要因です

地下土に窒素を注入することで 酸素濃度が効果的に減少し 爆発リスクも低下します

そのため,窒素慣性化は高ガス鉱山にとって重要な安全対策となっています.

伝統的な石炭鉱山火災消火には主に以下が含まれます.

• 詰め込み
• 噴水水
• 化学火消し
• 隔離と密封

しかし,これらの方法には以下の欠点があります.

• 限られた範囲
• 長い消火サイクル
• 二次再点火のリスクが高い
• 複雑な建築

窒素消火は"無活性ガスによる火災防止と消火"に属しているが,広範囲に及び強い持続性があるという利点がある.

鉱山の深さが上がるにつれて

• 地面 の 温度 が 上昇 する
• 空気漏れが増える
• 石炭シーム圧の変化
• ガス流出の増加

これらの要因は,石炭鉱山の火災や爆発のリスクを高めます.

そのため,現代の鉱山は,大規模な連続窒素供給システムに依存しています.

炭鉱の窒素発電機は,空気分離技術を使用して空気から窒素を継続的に抽出する産業機器である.

その主な目的は:

高純度窒素の継続的かつ安定した出力によって,鉱山のための保護性惰性ガス源を提供すること.

空気には約78%の窒素が含まれていますので,窒素発電機は必要な窒素を得るために酸素,水分,不純物を分離するだけです

現在,石炭鉱業は主に以下を使用しています.

最も一般的な解決策です

特徴:

• 高い窒素純度
• 安定した運行
• 強力な継続的な供給能力
• 大規模な炭鉱に適している

下記に適しています.

• 低流量
• モバイル
• 低純度シナリオ

その特徴はシンプルな構造だが,純粋さは比較的低い.

現在,大型石炭鉱山では主にPSA技術を使用しています.

PSA (Pressure Swing Adsorption) は,圧力振動吸着プロセスである.

基本原則は

酸素と窒素の吸収速度が異なるため,炭素分子シートを使用して空気を分離する.

空気圧縮機は空気を圧縮して:

• 0.7〜1.0MPa

浄化システムに入ります

経由:

• 低温乾燥機
• 精密フィルター
• オイル除去システム

削除する

• 水
• オイル
• 粉塵

炭素分子シートを汚染しないために

圧縮空気が吸着塔に入ります.

炭素分子シートでは,酸素,二酸化炭素,およびいくつかの不浄物質を好んで吸収します.

窒素が保持され 排出されます

飽和後,吸収塔は急速に圧縮する.

吸収された酸素が放出され放出されます

炭素分子シートは吸収能力を回復します

2つの吸着塔が交互に動作する.

• 1つの塔が吸着する
• "つの塔が再生する

継続的で安定した窒素供給を実現します

完全な炭鉱の窒素発電所は,通常,次の部分から構成される.

機能:

安定した圧縮空気を供給する.

共通構成:

• 脂肪吸入コンプレッサー
• 常磁気変速圧縮機

含め:

• 冷却乾燥機
• 乾燥機
• 精密フィルター
• オイル除去機

その機能は分子シートを保護することです

基本装備

主に以下からなる:

• 吸着塔
• 炭素分子シート
• パネウマ・バルブ
• ダンプナー

下記に用いられる:

• 安定圧
• バランス流量
• 緩和する変動

気付いた:

• 自動切換
• 純度監視
• 圧力制御
• 誤差アラーム
• 遠隔監視

含め:

• パイプライン
• 圧縮システム
• 窒素注入孔

地下輸送の責任者

炭鉱の窒素生成システムを選択する際には,主に以下のパラメータが考慮されます.

単位:Nm3/h

一般的な範囲:

• 200〜5000 Nm3/h

大規模な石炭鉱山では さらに高くなることもあります

共通要件:

通常 制御される:

• ≤ 1%
• ≤ 3%
• ≤ 5%

労働条件によって

露点が低い場合

• パイプラインコンデンサ
• 地下水の蓄積
• 設備の腐食

共通要件:

• ≤ -40°C

窒素生成システムの出口の圧力は通常以下である.

• 0.6〜1.3MPa

基本的なアプリケーションです

窒素の連続注入により:

• 酸素濃度を下げる
• 炭酸化を抑制する

• 再発火を防ぐ
• 長期にわたって安定した慣性環境を維持する.

• 爆発の危険を減らす

下記に用いられる:

• 石炭粉末の貯蔵
• 石炭輸送ベルト
• 塵の空間

炭化工の企業の中には,窒素供給を中心化している企業もいます.

この大きな石炭鉱山は

• 2000 Nm3/h PSA窒素生成システム
• 窒素純度 98%

鉱山地帯に長期的に窒素を注入するために使われます

システム操作後:

• CO濃度が著しく低下した
• 炎帯の温度安定
• 自燃リスクが減る

この高ガス鉱山は:

• 二重冗余窒素生成システム

達成する

• 継続的な窒素供給
• 自動切換
• 遠隔監視

鉱山の安全レベルを効果的に向上させる

核は機器の大きさではありません

しかし実際の窒素消費量です

計算する必要があります:

• 流出量
• 酸化面積の体積
• 窒素注射の期間

より高い純度とは

• エネルギー消費の増加
• 空気消費の増加

必ずしも高いほど良いとは限らない

石炭鉱山の設備には通常,次のことが必要です.

• 24時間稼働
• 年間連続運転時間 8000時間以上

石炭鉱山は特殊な環境に属しています

満たす必要があります:

• 防爆電気制御装置
• 防爆モーター
• 鉱山安全規制

現代の鉱山は以下に重点を置いています

• 監視なしでの操作
• リモコン
• データネットワーク

石炭鉱山の窒素発電システムの最大のエネルギー消費源は:

空気圧縮機の電力を消費する

通常,全エネルギー消費量の70%以上を占めています.

エネルギー消費に影響を与える要因

• 窒素純度
• 圧縮圧力
• 空気の湿度
• 分子シート効率
• バルブ切換効率

エネルギー消費を減らすには?

• 部分負荷損失を減らすために

• 過剰な純度では エネルギー消費量が大幅に増加します

• 漏れは膨大なエネルギー浪費を引き起こすでしょう.

• 減圧する

阻塞は次の原因になります.

• 圧力の低下が増加
• エネルギー消費の増加

分子シートが故障すると

• 純度低下
• 過剰な酸素含有量

パネウマティックバルブは高周波操作の部品です

特殊なメンテナンスを必要とする.

含め:

• 潤滑油を交換する
• ローヤーをチェック
• 冷却システムをチェック

• 純度検出の精度を確保する.

一般的な理由:

• 分子シートの老化
• バルブ漏れ
• 空気中の水分量が過剰
• 不安定な圧力

PSA窒素生産は安定した吸収圧に依存する.

血圧が下がった後

• 酸素吸収能力が低下します
• 純度がすぐに変動する

急速な減圧は以下に有益です.

• 分子シート再生
• 吸収効率の向上

頻繁に起動・停止すると:

• バルブ磨きを増やす
• 分子シート寿命に影響を与える
• 原因は不安定な純度

石炭鉱山の窒素生産設備は,通常,以下の要件を満たす必要があります.

石炭鉱山の安全基準 含め:

• 防爆規制
• 鉱山電気規制
• 安全監視に関する規則

圧力容器に関する規則

関連しているもの

• ガスの貯蔵タンク
• 圧力管

ガス純度試験基準

確保する

• 酸素含有量は基準を満たしている
• ガス安定性は基準を満たしている

将来,石炭鉱山は以下のように

• 中央化された窒素発電所がある

含め:

• AI の 誤った 予測
• リモートメンテナンス
• データネットワーク

• 窒素単位あたりの電気消費量を減らす

• 設置期間を短縮する

• 人間の介入を減らす