• 2.2 工作原理
• 碳分子筛（CMS）吸附原理： • CMS是以树脂、煤、椰壳等为原料，经过固化、磨细、 粘结成型、氧化、炭化、活化、堵孔、热处理工制成的一 种非极性多孔物质。其内部结构为海绵状互相联通的发达 空组织，在吸附过程中CMS可使气相空气中的氧、氮分 子通过扩散方式穿过大孔，过渡孔进入超微孔被吸附在孔 表面上。从传质学观点看，CMS分离氧、氮的激励就是 氧、氮分子在超微孔中扩散速度不同。O2动力学直径为 3.6A、N2为3.8A，临界直径O2为2.8A、N2为3.0A，O2 的直径较小，它在CMS微孔与超微孔中扩散速率比N2大， 易进入超微孔起到分离作用。因为O2、N2直径仅相差 0.2A，CMS超微孔的孔径必须控制在极窄的范围内（48A）。孔径大于8A，O2、N2都很容易进入超微孔，起 不到筛分分离作用；孔径过小O2、N2都不能进入超微孔， O2、N2不能进入超微孔，同样就不能分离氧氮；孔径或 孔缝宽度以6-7A为好，这样吸附容量大。
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4.2 停机： 1.空压机卸载； 2.关闭自动运行程序； 3.将进吸附塔阀门、进氮气储罐阀门、流量输出阀门依次 关闭； • 4.将空气预处理系统的各个排污阀门打开排一次污； • 5. 关闭空压机、冷干机、控制柜； • 6.切断电源、水源。
5. 运行时的维护、保养
• ——及时更换前期空气过滤器滤芯；过滤器芯使用3000小时 时，应及时更换，详见过滤器说明书。 • ——活性炭使用5000小时，应及时更换。 • ——氧电极每半年应标定（更换）一次。 • ——空压机的维护、保养、检修，请仔细阅读其说明书及使 用维护说明书。 • ——经常注意水冷机组冷凝循环水的温度和洁净度。当循环 水温度过高时，应加大循环水降低循环水温度。 • ——经常检查自动排污阀是否排水（污）尤其在冬季，一旦 发现冻住不能排水（污）时，及时更换成手动阀门排水 （污）。 • ——保持系统设备在无泄漏状态下运行，一旦发现漏点，要 及时补漏。 • ——预处理系统的手动排污每半小时必须排污一次。
• 制氮工艺过程：
• 空气压缩机提供制氮装置用的压缩空气，压缩空气再经过 空气预处理系统对油和机械杂质进行进一步的净化过滤处 理，以达到分子筛对压缩空气工况指标的要求。 • 经过净化的空气进入原料空气储罐，具有一定压力的空气 在不同的时间段分别通过装有碳分子筛的两个吸附塔。利 用碳粒对气体具体吸附性，并且氧气和氮气在碳分子筛表 面的吸附速率不同的特点，根据氧氮物理性质上的差异— 氧分子和氮分子在吸附剂上吸附时扩散速率不同。由两个 完全相同碳分子筛吸附塔，它们交替循环地进行吸附、均 压、解吸过程，当吸附剂被氧饱和后停止吸附，进行降压 解吸，解吸气经消音器直接放空。
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制氮装置的型号含义： DT —×××/× 出口压力（MPa值的10倍） 氮气流量m3/ h D表示煤矿用制氮装置，T表示碳分子筛
标记示例： DT—600/8 表示出口压力0.8MPa，产气量600m3 / h煤矿用碳分子筛 制氮装置。
1.5 使用环境条件
• • • • • • ——环境温度：8º C～40º C； ——大气压力：80 kPa～106 kPa； ——相对湿度：≤70％（25℃时）。
• 谢谢大家!
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1.3 品种、规格
• • 制氮装置一般有膜分离制氮装置和碳分子筛制氮装置两 个品种，本产品是采用碳分子筛制氮原理的制氮装置。 按产品的制氮能力（m3/h）分共有200、300、400、 500、600、800、1000、1200、1500、2000、3000等 十一种规格。
1.4 型号的组成及其代表意义
• 吸附塔的每个工作周期分别为吸附升压、均压、减压、排 放等一系列交替工作。每个吸附塔的工作步骤由程控器 （工业电脑）按照预先编制的程序来控制相应的程控阀门 开关来实现。操作人员只需在控制程序中者订好每一步骤 的时间，吸附塔就能够根据设定的程序，自动运行。这样 选择性地将压缩空气中的氮气和氧气分离出来，使得富集 起来的气体成为高纯度的氮气从吸附塔顶部输出。 • 碳分子筛对氧的吸附容量随着压力的增减而不同。压力增 加对氧的吸附量增加；压力减小，对氧的吸附容量减小。 在容积一定的条件下，产氮量下降，产氮浓度增加。利用 这种特性，采用变压吸附进行氧气、氮气分离，所产氮气 的浓度时可调的。 • 成品氮气经氮气储罐，然后经过成品氮气流量计送到用户 使用。
1.6 工作条件
供电条件：220V/380V/6000V (10000V ) 50Hz ； 供水条件：流量不小于20m3/h（单台空压机的水量）， 水质为无腐蚀性、无杂质的工业用水。 通风良好，室内。
2. 结构特征与工作原理
• 2.1 总体结构
电气控制系统
空气压缩系统
空气预处理系统
气体分离及氮气供给系统
碳分子筛变压吸附制氮装置
煤炭科学研1.1 产品特点：
• 产品具有工艺成熟、运行稳定、制氮快、效率高、成本 低，寿命长，组装方便等特点。
1.2 主要用途及使用范围
• 随着高产、高效采煤技术的发展，综采、综放工作面采 空区防灭火问题已成为煤矿生产迫切需要解决的问题。 注氮防灭火作为惰化防灭火的主要形式，已被世界各主 要产煤国家公认是行之有效的措施。《煤矿安全规程》 规定：综放开采有自燃倾向的厚及特厚煤层时，必须采 用以注入惰性气体为主的综合防灭火措施。 本装置适用于煤矿井下注氮防、灭火工艺，保障安全生 产。
3. 主要部件或功能单元的结构
4. 开、停机
• 4.1 开机： • 1.检查气路中各个阀门的开关状态，制氮工艺全过程气路 是否贯通。关闭其他气路阀门，使系统置于待启动状态； • 2.检查供电、供水正常； • 3.启动冷干机，此部运行120秒后，即可启动空压机； • 4.空气储气罐的压力达到0.65MPa，打开进吸附塔阀门2 圈，启动制氮自动程序，随即开始制氮过程； • 5.运行两个周期后，打开进氮气储罐阀门1圈，氮气储罐 的压力开始上升，再运行两个周期后，开启流量输出阀， 调节至小于额定输出流量内，同时将进氮气储罐阀门全打 开，此时，输入井下的管道阀门打开，但其纯度≤97%时， 自动放空阀将自动打开，经消音器排放。当纯度达到 ≥97%后，自动放空阀将关闭，向井下管道输送氮气 ； • 6.运行5~10分钟后，调整流量输出阀至额定值，正常工作。