煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備的製作方法
2023-06-08 04:23:36 2
專利名稱：煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於煤礦井下可移動的能夠直接分離空氣 製取氮氣的煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備。背聚技術礦井氮氣防滅火實質是向採空區氧化帶內或火區內注入一定量的氮氣，使其氧含量降到5%以下，達到防滅火和抑制瓦斯爆炸的目的。 與礦井其它防滅火方法相比，用氮氣防滅火技術優於傳統注漿防滅火 技術；注氮工藝快捷、迅速。氮氣可迅速滲透充滿到採空區氧化帶內 或火區的各角落。而注漿工藝，由於漿體在採空區氧化帶內或火區的 流動受地板不平，頂板冒落堆集不均等因素影響，會形成"流動溝"， 因而不能均勻、全面地覆蓋在"煤體"表面，未能真正起到"隔絕" 氧氣，防止煤炭氧化自燃的作用。故此，氮氣防滅技術有其更好的效 果。變壓吸附技術是近十幾年發展起來的一項用於氣體淨化、分離與 提純的新技術。該技術設備簡單、操作方便、自動化程度高、投資少、 產氣快等優點，得到了廣泛的應用，煤礦的防火就是其中的一項重要 領域。變壓吸附碳分子篩制氮原理 02和N2都是非極性分子，兩者的動力學直徑和沸點十分接近。由於分 子篩的位阻效應，具有微孔結構的碳分子篩對02和N2存在共吸附現 象。因此實現氧、氮分離是比較困難的。然而碳分子篩屬於速度分離 型的吸附劑，02和N2在碳分子篩表面的擴散速度不同，由於N2的動力 學直徑大於02的動力學直徑，所以02在碳分子篩表面的擴散速度大 於N2在碳分子篩表面的擴散速度。02優先被碳分子篩所吸附，而N2 從不吸附相中富集。PSA制氮運用了這一原理。組成加壓吸附和減壓 解吸的快速過程。從而獲得產品氮氣。 變壓吸附分子篩制氮工藝流程經壓縮淨化後的空氣進入裝填有碳分子篩(CMS)的吸附塔。壓 縮空氣流經吸附塔，其間氧氣分子被碳分子篩所吸附，氮氣則富集在 不吸附相中，由吸附塔一端流出，進入N2儲罐。經一段時間後，吸附 塔中碳分子篩吸附的氧飽和，必需再生。再生是通過停止吸附，降低 吸塔的壓力，使被吸附的氧氣從碳分子篩孔穴中釋放出來。兩個吸附 塔交替進行吸附和再生，從而確保氮氣的連續輸出。因吸附與解吸過 程是通過壓力變化實現的，故該工藝稱做變壓吸附(PSA)現在設計使用的煤礦井下碳分子篩制氮裝置主機吸附塔是臥式 的和固定式的。臥式吸附塔裝填分子篩困難；且壓緊裝置複雜，長時 間運行易導致碳分子篩粉化、下沉，使壓力空氣走短路，繼而氮氣純 度下降，檢修維護複雜，使用壽命短，固定的制氮裝置很難將氮氣輸 送到井下的每一個需要的角落，只能起到局部防火的作用。實用新型內審本實用新型的目的是設計一種可移動的，制氮主機採用立式四塔 結構的井下移動式制氮設備，克服臥式吸附塔裝填分子篩困難，壓緊 裝置複雜、長時間運行易導致碳分子篩粉化、下沉、使壓力空氣走短 路，繼而氮氣純度下降，同時可以隨時方便的移動。本實用新型的具體方案是本制氮設備由空氣壓縮機，空氣預處理 設備，制氮主機，成品氮氣罐，四部平板礦車和外箱組成， 一臺移動 式空氣壓縮機固定在第一輛平板礦車上；空氣預處理設備固定在第二 輛平板礦車上，在平板礦車的前底板上固定一臺冷凝器，由快接壓力 軟管與空氣壓縮機連接，兩臺冷凝器串聯後與汽水分離器連接，汽水 分離器與一套雙塔高效除油器連接，高效除油器與三臺串連的過濾器連接，過濾器與空氣儲罐連接；制氮主機固定在第三輛平板礦車上， 採用立式四塔碳分子篩吸附塔結構，兩塔為一運行組單元，每運行組 單元分別安裝有下閥進氣組件和上閥出氣組件，下閥進氣組件分別由 快接壓力軟管與空氣儲罐連接，電器控制箱固定在制氮主機旁平板 上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺消音器；氮氣罐固定在第四輛 平板礦車上，氮氣罐上安裝一組包括有過濾器、出口調壓闊、氮氣純 度檢測儀、流量計和排空裝置的氮氣罐出氣組件，氮氣罐由快接壓力 軟管與上閥出氣組件連接，外箱罩在設備外，四部平板礦車依次串聯。 本實用新型所述的煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備，設計合 理，結構簡單，操作方便，制氮主機採用立式碳分子篩四塔結構，克 服了臥式吸附塔的結構設計缺陷，即可密實裝填碳分子篩，又易於壓 緊，高徑比合理，氣體不可能走短路，吸附效率提高，氮氣純度有保 證，且能在調整供氣量的同時，大範圍的調定氮氣純度(即滅火時用 低純度氮氣；降氧時用高純度氮氣)。特別是保證了碳分子篩的使用 壽命，其吸附塔結構容易補裝填，設備可以隨意移動。附圉說明
圖1煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備立面結構示意圖。 圖2煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備平面結構示意圖。 其中l空氣壓縮機、2平板礦車、3冷凝器、4汽水分離器、5除油器、6空氣儲罐、7過濾器、8進氣組件、9吸附塔、10電器控制箱、ll出氣組件、12快接壓力軟管、13消音器、14氮氣罐、15氮氣罐出氣組件、16外箱具體實施方式
下面根據附圖對本實用新型所述的煤礦井下移動式碳分子篩制氮設 備結構進行詳細的說明。本制氮設備由空氣壓縮機(1)，空氣預處理設備，制氮主機，成品氮氣罐(14)，四部平板礦車(2)和外箱(16)組成，將空氣壓縮 機(1)固定在第一輛平板礦車上；將空氣預處理設備固定在第二輛 平板礦車上，在這輛平板礦車的最前面固定一臺冷凝器(3)，分別由 快接壓力軟管(12)與空氣壓機相連接，冷凝器與一臺汽水分離器(4) 連接，汽水分離器與一套雙塔除油器(5)連接，除油器與三臺串連 的過濾器(7)連接，過濾器與空氣儲罐(6)連接；在第三輛平板礦 車上固定四臺立式碳分子篩吸附塔(9)，兩塔為一運行組，每運行組 分別安裝下閥進氣組件(8)和上閥出氣組件(11)，下閥進氣組件分 別由快接壓力軟管與空氣儲罐連接，電器控制箱(10)固定在制氮主 機旁平板上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺消音器(13);成品 氮氣罐(14)固定在第四輛平板礦車上，氮氣罐上安裝一組包括有過 濾器、出口調壓閥、氮氣純度檢測儀、流量計和排空裝置的氮氣罐出 氣組件(15)，氮氣罐由快接壓力軟管與上閥出氣組件連接，外箱罩 在設備外，四部平板礦車依次串聯。第三輛平板礦車上固定的四臺立式碳分子篩吸附塔結構採用 專利號為ZL200520022960.4所保護的結構，包括上、下閥出氣組 件結構。空氣壓縮機型為MLGF/8。平板礦車為定軌距的煤礦用平 板礦車。氮氣罐和空氣罐設計壓力為1.2Mpa。快接壓力軟管設計 壓力為1.6Mpa。
權利要求1.一種煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備，由空氣壓縮機，空氣預處理設備，制氮主機，成品氮氣罐，四部平板礦車和外箱組成，其特徵在於一臺移動式空氣壓縮機固定在第一輛平板礦車上；空氣預處理設備固定在第二輛平板礦車上，在平板礦車的前底板上固定一臺冷凝器，由快接壓力軟管與空氣壓縮機連接，兩臺冷凝器串聯後與汽水分離器連接，汽水分離器與一套雙塔高效除油器連接，高效除油器與三臺串連的過濾器連接，過濾器與空氣儲罐連接；制氮主機固定在第三輛平板礦車上，採用立式四塔碳分子篩吸附塔結構，兩塔為一運行組單元，每運行組單元分別安裝有下閥進氣組件和上閥出氣組件，下閥進氣組件分別由快接壓力軟管與空氣儲罐連接，電器控制箱固定在制氮主機旁平板上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺消音器；氮氣罐固定在第四輛平板礦車上，氮氣罐上安裝一組包括有過濾器、出口調壓閥、氮氣純度檢測儀、流量計和排空裝置的氮氣罐出氣組件，氮氣罐由快接壓力軟管與上閥出氣組件連接，外箱罩在設備外，四部平板礦車依次串聯。
專利摘要本實用新型涉及一種煤礦井下移動式碳分子篩制氮設備，它是由空氣壓縮機，空氣預處理設備，制氮主機，成品氮氣罐，四部平板礦車和外箱組成，移動式空氣壓縮機連接冷凝器，冷凝器連接一臺汽水分離器，汽水分離器連接一套除油器，除油器連接三臺串連的過濾器，過濾器連接空氣儲罐，採用立式四塔碳分子篩吸附塔結構，兩塔為一運行組，每運行組分別安裝有下閥進氣組件和上閥出氣組件，下閥進氣組件與空氣儲罐連接，上閥出氣組件連接氮氣罐，所有設備分裝在四部依次串聯的平板礦車上；本設備設計合理，結構簡單，制氮主機採用立式碳分子篩四塔結構，操作方便，吸附效率高，製備的氮氣純度高，碳分子篩的使用壽命長，設備輕便，可以按需要隨意移動。
文檔編號C01B21/04GK201031144SQ20072010360
公開日2008年3月5日 申請日期2007年2月14日 優先權日2007年2月14日
發明者劉立群 申請人:劉立群