膜分离制氮装置.ppt

煤矿用移动式膜分离制氮装置 煤炭科学研究总院沈阳研究院 2013.8 1. 概述 1.1 产品特点： 膜分离制氮系90年代世界上最先进的空气分离制氮技术。在国外，膜分离技术主要应用于油船、油库的阻燃、粮食、蔬菜、水果、食品的保鲜以及易氧化材料的保存等。在国内，石油、冶金工业、食品保鲜等领域也已有应用。 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》（1992版）第224条规定：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。 。 煤炭科学研究总院抚顺分院研制开发的专利产品——DM系列矿用井下移动式膜分离制氮装置，以下简称“制氮装置”，采用中空纤维膜分离空气中的氧、氮，制取高纯度的氮气获得成功。经国家防爆安全产品质量监督检验中心检测，授以整机《防爆合格证》并取得《煤矿矿用产品安全标志证书》。1996年8月取得国家实用新型专利。 1.2 主要用途及使用范围 制氮装置可以直接用于防治煤矿井下有煤或瓦斯突出场所的煤炭自然发火。 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，本产品是采用膜分离制氮原理的制氮装置。 制氮装置，根据产氮量分为200、300、400、500、600、800、1000、1200 m3/h型(参见MT/T 774 4.2条)。 1.4 型号的组成及其代表意义 制氮装置的型号含义： DM —×××/×  出口压力（MPa值的0.1倍） 氮气流量m3/ h D表示煤矿用制氮装置，M表示膜分离 标记示例： DT—800/8 表示出口压力0.8MPa，产气量800m3 / h煤矿用移动式膜分离制氮装置。 1.5 使用环境条件 · 环境温度：0～40oC； · 大气压力：80 kPa～106 kPa； · 相对湿度：≤95％（25℃时）；并考虑到因温度变化发生在产品表面的凝露； · 在周围空气含有甲烷、煤尘爆炸性气体混合物，无滴水、无强烈颠簸和振动等场合中； · 所使用的冷却水水质应无腐蚀性，无杂质。 1.6 工作条件 · 供电条件：1140（660） V 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，矿尘较小，无积水、无滴水的专用峒室内，或者在较为洁净的巷道内。 · 工作环境的有害气体、瓦斯、煤尘含量和通风量应符合《煤矿安全规程》的规定。 2. 结构特征与工作原理 2.1 总体结构 制氮装置由空压机段、空气预处理段及膜分离段三部分组成。分体组装在矿用平板车上，三段之间以高压胶管相连，从而构成制氮装置。 2.2 工作原理 膜分离原理：气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数的差别，导致不同气体在膜中相对渗透速率之不同。渗透速率相对高的气体如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透率相对较低的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则在膜滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。整个分离过程是平稳连续的。 空气中的氧氮分离是通过这种中空纤维膜组件来完成的，每根中空纤维膜组件中装有数以万计细如发丝的中空纤维膜，细小的中空纤维膜就如同一根塑料管（实际上就是一种特殊塑料管）由于空气中的氧气与氮气在管中的透过速率不同，当压缩空气进入管中后，单位时间内氧气、水蒸气等渗透速率相对高的气体大部分透过管壁并排空，而氮气则在管中富集从管的另一端输出。 制氮装置以螺杆式空气压缩机为供气源，通过压缩空气预处理段对空气进行除油、除尘、除水、恒温处理后，再由膜分离段中的膜组件对空气进行分离富集而制取氮气。 膜组件示意图 3. 主要部件或功能单元的结构 空压机段由螺杆空压机组成，排气压力为1.2Mpa。 空气预处理段是由螺旋板式换热器、四级过滤器及系统控制部分组成。 膜分离段由数根膜组件并联和调节阀门、压力仪表等组成。 4. 技术特征 整机防爆：DM系列制氮装置整机防爆，不但可以制造成井下移动式，也可以制造成地面固定式或地面移动式。 体积小、安装移动方便：DM系列制氮装置可以方便的运移到任何注氮地点，特别是能够适于多个工作面或矿井随机使用。 性能可靠、操作简单：只有空压机段有运转机件，其他部分皆属静态工作，可保证长期运行而系统性能稳定。 产氮量