八宝煤矿注氮防灭火系统技术方案吉林省东科信息工程有限公司2009年5月1.1注氮防灭火系统1.1.1设计基础条件1．大气条件环境温度 2～+45℃相对湿度≤95%2．原料空气CO2 ≤30mg/m3C2H2≤0.5PPmC n H m ≤30PPm含尘量≤30mg/m33．冷却水进水温度≤32℃进水压力 0.2～0.5Mpa悬浮物含量≤100mg/L水质 PH6—8总硬度≤3.2mmol/L4．电源电压 660/1140V±5% 50HZ 1.1.2主要技术指标1.1.3制氮工艺流程煤矿用碳分子筛制氮装置由气源车、净化车、制氮车和缓冲车组成。
制氮工艺流程参见附图1煤矿用碳分子筛制氮装置工艺流程图流程简要说明：1. 气源车由空压机组成，原料空气经螺杆空压机压缩后输出。
2. 净化车气源车提供的压缩空气，主流气首先进入后部冷却器，将原料气的温度降到40℃以下，接着进入除油净化器除去大部份水和油，残余含油量小于1PPm,再经精过滤器，滤除直径大于1μm的固体颗粒和水滴及油滴，残余含油量小于0.1PPm,然后经超精过滤器和活性炭过滤器过滤处理，残余含油量可达0.003PPm,接着进入活性炭除油器，通过除油器内的活性炭除去压缩空气中的残余油分。
经过这几个环节，得到洁净的压缩空气,最后通过截止阀LV1进入空气储罐。
3. 制氮车洁净的压缩空气进入制氮系统，分为三路：第一路经节流阀LV2进入氧氮分离系统；第二路经球阀BV13，气源二联件（QL-1、TV1、L-1）输入气体，为防爆电磁阀DV1-DV11控制管道式气动阀QV1-QV10及角座阀JV1-JV5的开和关提供动力源；第三路经球阀BV12、空气过滤器QL-2、针形阀LV3～LV6和单向阀ZV1～ZV4进入吸附塔内的气囊充气压紧碳分子筛，防止碳分子筛下沉而引起沟流现象和碳分子筛粉化现象的发生，确保整机正常工作。
氧氮分离系统由两组吸附塔（A吸附塔和B吸附塔）、管道气动阀QV1-QV10、节流阀、单向阀、消音器等组成。
经过节流阀LV2的压缩空气，通过管道气动阀QV1（或QV2）的开启，以一定的压力和时间间隔，交替进入两组吸附塔，其中直径较小的氧分子优先被碳分子筛吸附，直径较大的氮分子则经吸附塔流出，然后经管道气动阀QV9（或QV10）输出。
当A吸附塔处于进气吸附产氮过程时，B吸附塔则处于排气解吸再生过程。
所谓排气解吸再生过程，就是通过管道气动阀QV6（或QV5）的开启，将碳分子筛所吸附的氧通过消声器排入大气中，使碳分子筛卸压获得再生。
同时A 吸附塔（或B吸附塔）所产生的氮气中一部分通过针形阀LV8和单向阀ZV6（或ZV5）流入正在解吸的B吸附塔（或A吸附塔）内，起回流冲洗作用，以提高碳分子筛的吸附效果。
为了提高氮气回收率，在吸附和解吸过程之间有一个短时间的均压过程，即通过开启管道气动阀ZV4、QV7（或ZV3、QV8）使两吸附塔压力均衡。
制氮车的吸附—均压—解吸过程，循环周期约为2分钟，全过程由S7-224可编程序控制器按设定的程序自动控制。
4. 缓冲车制氮车输出的氮气经节流阀LV9进入缓冲罐内，然后经过滤器QL－3滤除粉尘，由调压阀TV2将压力调节到所需压力并通过节流阀LV11调节输出流量，同时通过针形阀LV10输出一小部分氮气供防甲烷氧气两参数测定器进行氧含量检测。
5. 电气控制系统电气控制系统控制制氮机按预定程序运行。
1.1.4设计与选型1．气源车主要由压缩机组成，其作用是提供额定流量和压力的压缩空气。
2．净化车（1）后部冷却器后部冷却器的作用是通过少量的冷却水冷却空压机排除的高温气体。
（2）除油净化器除油净化器的作用是将压缩空气中大部分的油和水滤除。
(3) 精过滤器精过滤器的作用是将压缩空气中＞1μm的固体粒子、油滴和水分滤除。
(4) 超精过滤器超精过滤器的作用是滤除大于0.01μm水滴、油滴和固体颗粒。
主要技术指标为：(5) 活性炭过滤器活性炭过滤器的作用是滤除压缩空气中大于0.01μm的所有油雾和水滴。
(6) 除油器除油器的作用是将活性炭过滤器输出的压缩空气进行深度除油处理，确保气体中油份含量≤0.003mg/m3。
为此，选用瑞气公司生产的活性碳除油器。
(7) 矿用平板车矿用平板车的作用是装载净化车，使其能够方便的到达现场，采用轮胎式平板车。
3．制氮车（1）吸附塔，塔内装填日本进口碳分子筛。
为满足制氮装置的井下移动要求，同时符合我国公路运输条件，在保证制氮能力与纯度的前提下，尽可能减小设备的外形尺寸。
吸附塔采用两塔卧式布置。
主要设计参数为：设计压力（MPa） 1.1工作压力（MPa） 1.0设计温度（℃）50工作温度（℃）常温容积（m3）0.86数量（只） 2外形尺寸Φ600×2800容器类别工类重量(Kg) 650（2）压紧装置压紧装置是一种气囊结构，该气囊结构由气囊和气嘴组成，通过气嘴与气源接通。
气囊是卧式吸附气体分离填料塔的关键部件，它的作用是：当气囊在原始状态下占用塔体的最小空间，而在充气条件下，一旦填料发生下沉，气囊能在瞬间发生体积变化，最大限度地填充分子筛下沉所形成的空间，从而保证分子筛始终处于压紧状态，解决了因分子筛下沉而引起的沟流现象，确保制氮系统的产气量与纯度的稳定性。
主要技术参数为：设计压力： 1.6MPa试验压力： 2.0MPa最大工作压力：1.0MPa最高充气膨胀体积：18L(0.6～0.8MP时)最大膨胀体积装筛量：13Kg（3）消声器吸附塔在减压再生时排出的气量较大，为降低噪音，故设计安排排气消音器。
主要技术性能指标为：处理气量： 80Nm3/min排气最大分贝数：≤85dB接口管径： DN50外形尺寸：Φ400×2400（4）管道式气动阀管道式气动阀的作用是控制两只吸附塔交替工作。
要求该阀动作迅速、可靠、使用寿命长、体积小、重量轻。
主要技术性能指标为：型号： ZSGP1.6-50最大工作压力： 1.6MPa控制气源压力： 0.3~0.5MPa切换速度：≤0.3S允许压差：≤1.6MPa泄漏量：在允许最大工作压力下泄漏量为零介质温度： -20~250℃环境温度： -20~55℃环境湿度：≤95%材质： 1Cr18Ni9（5）矿用浇封型电磁阀矿用浇封型电磁阀的作用是控制管道式气动阀的开和关来保证吸附塔的正常工作。
(6) 矿用平板车矿用平板车的作用是装载制氮车，使其能够方便的到达现场，采用轮胎式平板车。
4．缓冲车由于PSA制氮的工作状态是加压—均压—减压的快速循环过程，吸附塔输出的氮气纯度与压力存在波动，故流程需要设置缓冲罐。
（1）缓冲罐主要技术指标：设计压力（MPa） 1.1工作压力（MPa） 1.0设计温度（℃）60工作温度（℃）常温容积（m3） 2.6数量（只） 1外形尺寸Φ1100×2300容器类别工类重量(Kg) 1180（2）粉尘过滤器粉尘过滤器的作用是将吸附塔输出的氮气再次除尘，使产品氮气的粉尘粒度≤0.01μm 。
主要技术性能指标为：型号 QL32(A)处理气量（m3/min）8过滤精度（μm）0.01压差（Mpa）0.02设计压力（Mpa） 1.6工作压力（Mpa）≤1.6设计温度（℃）≤80工作温度（℃）常温试验压力（Mpa） 1.38数量（台） 1外形尺寸Φ165×350(3) 矿用平板车矿用平板车的作用是装载缓冲车，使其能够方便的到达现场，采用轮胎式平板车。
5. 电气控制系统吸附器的加压和减压工作是由西门子S7-200系列224程序控制器控制，并通过矿用浇封型电磁阀使管道式气动阀的开和关，而使吸附器正常工作。
为满足防爆要求，因此将S7-200程序控制器安装在矿用隔爆型电控箱内，并按相应的技术条件制造。
该电控箱的使用条件为：海拔高度：﹤2000m环境温度：-5~40℃相对湿度：﹤90%含有爆炸危险的气体（甲烷）和煤尘，但不足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及蒸汽。
主要技术特征为：名称：矿用隔爆型电控箱额定工作电压： 660V额定控制功率： 0.5Kw照明突出电压： 127V,20+20W可编程序控制器：输入电压：24V输出电压：24V输出点数：8个控制方式：程序控制工作制：连续工作制防爆型式：矿用隔爆型防爆标志： Exdi外形尺寸(长×宽×高)为：420×310×645mm6．检测系统为计量产品氮气的流量，按JB/T6427—92标准的规定，在缓冲罐的出口设置氮气流量、纯度测定仪表并配备井下中分站。
（1）氮气流量计型号： LZZH-50测量范围： 40~400 Nm3/h测量精度： 1.6级重复性： <0.1%负载影响： <0.1%线性误差： <0.1%（2）氮气纯度检测仪表：考虑到井下防爆的要求，为此选用CZ4/25(A)甲烷氧气两参数测定器来间接测定氮气纯度。
（3）分站7.供配电系统煤矿用碳分子筛制氮装置的供配电为660V电源到矿用隔爆型电控箱，经矿用隔爆型电控箱内变压器为220V和127V,220V供程序控制器，127V供两盏20W的防爆日光灯。