《矿井火灾防治》PPT课件.ppt

　　惰气是惰性气体的简称，防灭火对于惰性气体的定义与化学对惰性气体的定义不尽相同。 　　惰气系指不可燃气体或窒息性气体，主要包括氮气、二氧化碳以及燃料燃烧生成的烟气（简称燃气）等。 　　二氧化碳在防灭火中被称为惰气是取其不可燃性，并非真正的惰性气体。 　　惰气防灭火：就是将惰气注入已封闭的或有自燃危险的区域，降低其氧的浓度，从而使火区因氧含量不足使火源熄灭；或者使采空区中因氧含量不足而使遗煤不能氧化自燃。 　　一、氮气防灭火机理及特点 　　1、氮气的性质 　　氮气在空气中所占的体积百分比为79 % ，且无味、无臭、无毒，不可燃也不助燃，无腐蚀性，不易溶于水，化学性质稳定。 　　氮在标准状态下密度为1.25kg/m3，与空气密度1.2kg/m3相近。　氮气很容易和空气混合，这就使得注入的氮气在煤矿井下不易分层。 在1个标准大气压(101.3kPa)下，-195.80C可液化为液态氮，-209.90C时可变为固态， 　　沸点77.19K。液氮与氮气比，具有体积小，易贮存，运输量小等优点。 返回本节 　　2、氮气防灭火机理 　　●所有的有火焰的燃烧都会在氧气浓度低于10~12%时熄灭，低温干馏性的燃烧在氧气低于2%时熄灭。 　　干馏是固体或有机物在隔绝空气条件下加热分解的反应过程。 　　●用惰气防灭火和阻止瓦斯爆炸的过程称为惰化，惰化后的火区因氧气不足不能燃烧或爆炸。 　　●氮气防灭火技术就是指将氮气送入防灭火区，使该区域内空气惰化，使氧气浓度减小于煤自然发火的临界氧浓度，从而防止煤氧气自燃，或使已经形成的火区窒息的防灭火技术。 　　氮气防灭火机理 　　(1)降低氧的浓度，抑制了氧气与煤的接触 　　(2)提高采空区内气体静压，降低了漏入采空区的风量 　　(3)氮气吸热，减缓煤炭升温速度 　　(4)缩小瓦斯爆炸界限 　　3、氮气防灭火的特点 　　(1)氮气防灭火的优点 　　①工艺简单，操作方便，易于掌握； 　　②惰化区域广，对火区内的设备无腐蚀和损坏； 　　③灭火速度快，启封易，设备撤方便，复产早，成本低； 　　④可节省管材、木材和人力。 　　(2)氮气防灭火存在的问题： 　　①氮气注入防治区后容易泄露； 　　②氮气热容量小，吸热降温效果差； 　　③氮气是一种窒息性气体，会引起工作面氧气下降，发生人员窒息事故。 　　二、注氮防灭火工艺 　　1、制氮方法 　　制取氮气均以空气作为原料，而空气的供给是无限量且方便快捷的。 　　制取氮气的方法主要是采用空分技术，即将空气中的氮气和氧气运用不同的方法进行分离而得到较高浓度的氮气。 　　(1)深冷空分制氮 　　制取氮气基本过程：通过压缩、膨胀循环将大气温度降低并使之成为液态，然后根据大气分沸点不同而将氮气分离出来。 　　深冷空分式的最大特点是同时制取氧气和氮气，产气量较大，且氮气纯度高可达99.95%以上。 返回本节 　　深冷空分设备一般由空气过滤器、空压机、分子筛纯化器、换热器、膨胀机、分馏塔、氮气压缩机、氧气压缩机等八部分组成。 　　纯化系统的作用是清除空气中的水分、二氧化碳及乙炔等碳氢化合物，其方法是将气体通过分子筛予以吸附，达到清除的目的。 　　气体经换热器降温、膨胀机降压后，进入到分馏塔中分馏，从而分离出氧气和氮气。 　　低温、低压的氧气和氮气，然后再经压缩机压缩，使其达到现场应用的要求。 　　分馏是分离几种不同沸点的挥发性组分的混合物的一种方法；混合物先在最低沸点下蒸馏，直到蒸气温度上升前将蒸馏液作为一种成分加以收集。蒸气温度的上升表示混合物中的次一个较高沸点组分开始蒸馏，然后将这一组分开收集起来。 　　深冷空分技术成熟、实用性好、安全可靠。缺点是启动时间　长、制氮效率低、耗能大、设备庞大。 　　(2)变压吸附制氮 　　基本原理是：通过分子筛对空气加压吸附排氮、减压脱附排氧，从而将氮、氧分离。 　　变压吸附制氮主要采用碳分子筛技术，它是利用碳分子筛对O2和N2吸附速率不同的原理分离来分离N2的。350C时扩散速率，O2为6.2×10-5，N2为2.0×10-6，氧气在碳分子筛上的扩散速度大于氮气的扩散速度，使得碳分子优先吸附氧气，而氮气富集于不吸附相中，从而在吸附塔流出得到产品氮气。 　　工作流程：空气经空气过滤器清除尘埃及机械杂质后，经压缩机压缩，再经过过滤器除去原料空气的油和水，送至吸附器(内装碳分子筛)，空气在此得到分离，制得氮气。 　　原料空气进入其中一台吸附器，产出氮气；另一台吸附器则减压解吸再生。二台吸附器交替工作，连续供给原料空气，连续产出氮气。 　　变压吸附制氮工艺的主要优点是过程简单，制氮时间短。主要缺点是碳分子筛在气流冲击下，极易粉化和饱和，运转和维护费用高。 　　(3)膜分离 　　膜分离制氮原理 　　膜分离制氮装置通常数根膜组件构成，膜组件是由一定数量的高