膜分离制氮装置

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。
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6. 运行时的维护、保养
• ——开机时必须开启所有排污阀，以保证彻底排除装置内部 的冷凝水。 • ——过滤器芯累计使用3000小时，必须及时更换，详见过滤 器说明书。 • ——氧气传感器每年应标定（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。 • ——运行过程中，各级过滤器的手动排污阀每隔半小时必须 开启排放一次。 • ——保证空压机的3个冷却器内充满水。 • ——严禁带电进行维护、维修！
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1.4 型号的组成及其代表意义
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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：0～40º C； · 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。
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。 。
– 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。
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5.2 停机：
1.将空压机操作面板上的手柄转到“卸载”位置。 2.对4个过滤器底部的手动排污阀打开，稍后关闭，完 成一次排污操作。 3.打开过滤器前的“放空阀”排净水和气体再关闭。 4.按红色电源箱的“关”按钮断电。 5.待空压机排气压力降到“0.4Mpa”以下时再按操作面 板上的红色“停止”按钮关机。 6.停止对空压机和红色电源箱的供电。 7.停止供水。
• 谢谢大家!
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• 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。
5. 开、停机
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5.1 开机：
1. 保证空压机的出气阀门处于打开状态，注氮管路畅通。 2.开机前空压机的操作面板上的手柄在“卸载”位置。 3.确认空压机“正转”运行。 4.供水。打开空压机的3个冷却器顶端的放气阀，让气 体排净，水充满冷却器，然后关闭 。 5.供电。给空压机和电源箱供电。 6.按红色电源箱的“开”按钮，启动检测仪表。 7.按空压机操作面板上的绿色“启动”按钮开机；待空 压机的排气压力达到“0.3Mpa”左右稳定后再将手柄转 到“加载”位置。 8.调整纯度调节阀至合适位置，纯度、流量达到额定数 值，设备正常运行。
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)。
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。 • 产氮量可调：增加或减少膜组件数量，就可改变产氮量。 • 保护齐全：DM系列制氮装置具有超温、超压等多种保护 功能，并在线连续显示主要技术参数。 • 数据输出：氮气纯度和瞬时流量值以标准电流信号输出， 可以实现联网。