專(zhuān)利名稱(chēng)：煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于煤礦井下可移動(dòng)的能夠直接分離空氣 制取氮?dú)獾拿旱V井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備。背聚技術(shù)礦井氮?dú)夥罍缁饘?shí)質(zhì)是向采空區(qū)氧化帶內(nèi)或火區(qū)內(nèi)注入一定量的氮?dú)?，使其氧含量降?%以下，達(dá)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?dú)夥罍缁鸺夹g(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)注漿防滅火 技術(shù)；注氮工藝快捷、迅速。氮?dú)饪裳杆贊B透充滿(mǎn)到采空區(qū)氧化帶內(nèi) 或火區(qū)的各角落。而注漿工藝，由于漿體在采空區(qū)氧化帶內(nèi)或火區(qū)的 流動(dòng)受地板不平，頂板冒落堆集不均等因素影響，會(huì)形成"流動(dòng)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?dú)夥罍缂夹g(shù)有其更好的效 果。變壓吸附技術(shù)是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)用于氣體凈化、分離與 提純的新技術(shù)。該技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高、投資少、 產(chǎn)氣快等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，煤礦的防火就是其中的一項(xiàng)重要 領(lǐng)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(dòng)力學(xué)直徑和沸點(diǎn)十分接近。由于分 子篩的位阻效應(yīng)，具有微孔結(jié)構(gòu)的碳分子篩對(duì)02和N2存在共吸附現(xiàn) 象。因此實(shí)現(xiàn)氧、氮分離是比較困難的。然而碳分子篩屬于速度分離 型的吸附劑，02和N2在碳分子篩表面的擴(kuò)散速度不同，由于N2的動(dòng)力 學(xué)直徑大于02的動(dòng)力學(xué)直徑，所以02在碳分子篩表面的擴(kuò)散速度大 于N2在碳分子篩表面的擴(kuò)散速度。02優(yōu)先被碳分子篩所吸附，而N2 從不吸附相中富集。PSA制氮運(yùn)用了這一原理。組成加壓吸附和減壓 解吸的快速過(guò)程。從而獲得產(chǎn)品氮?dú)狻?變壓吸附分子篩制氮工藝流程經(jīng)壓縮凈化后的空氣進(jìn)入裝填有碳分子篩(CMS)的吸附塔。壓 縮空氣流經(jīng)吸附塔，其間氧氣分子被碳分子篩所吸附，氮?dú)鈩t富集在 不吸附相中，由吸附塔一端流出，進(jìn)入N2儲(chǔ)罐。經(jīng)一段時(shí)間后，吸附 塔中碳分子篩吸附的氧飽和，必需再生。再生是通過(guò)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(lái)。兩個(gè)吸附 塔交替進(jìn)行吸附和再生，從而確保氮?dú)獾倪B續(xù)輸出。因吸附與解吸過(guò) 程是通過(guò)壓力變化實(shí)現(xiàn)的，故該工藝稱(chēng)做變壓吸附(PSA)現(xiàn)在設(shè)計(jì)使用的煤礦井下碳分子篩制氮裝置主機(jī)吸附塔是臥式 的和固定式的。臥式吸附塔裝填分子篩困難；且壓緊裝置復(fù)雜，長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行易導(dǎo)致碳分子篩粉化、下沉，使壓力空氣走短路，繼而氮?dú)饧?度下降，檢修維護(hù)復(fù)雜，使用壽命短，固定的制氮裝置很難將氮?dú)廨?送到井下的每一個(gè)需要的角落，只能起到局部防火的作用。實(shí)用新型內(nèi)審本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種可移動(dòng)的，制氮主機(jī)采用立式四塔 結(jié)構(gòu)的井下移動(dòng)式制氮設(shè)備，克服臥式吸附塔裝填分子篩困難，壓緊 裝置復(fù)雜、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易導(dǎo)致碳分子篩粉化、下沉、使壓力空氣走短 路，繼而氮?dú)饧兌认陆?，同時(shí)可以隨時(shí)方便的移動(dòng)。本實(shí)用新型的具體方案是本制氮設(shè)備由空氣壓縮機(jī)，空氣預(yù)處理 設(shè)備，制氮主機(jī)，成品氮?dú)夤?，四部平板礦車(chē)和外箱組成， 一臺(tái)移動(dòng) 式空氣壓縮機(jī)固定在第一輛平板礦車(chē)上；空氣預(yù)處理設(shè)備固定在第二 輛平板礦車(chē)上，在平板礦車(chē)的前底板上固定一臺(tái)冷凝器，由快接壓力 軟管與空氣壓縮機(jī)連接，兩臺(tái)冷凝器串聯(lián)后與汽水分離器連接，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(tái)串連的過(guò)濾器連接，過(guò)濾器與空氣儲(chǔ)罐連接；制氮主機(jī)固定在第三輛平板礦車(chē)上， 采用立式四塔碳分子篩吸附塔結(jié)構(gòu)，兩塔為一運(yùn)行組單元，每運(yùn)行組 單元分別安裝有下閥進(jìn)氣組件和上閥出氣組件，下閥進(jìn)氣組件分別由 快接壓力軟管與空氣儲(chǔ)罐連接，電器控制箱固定在制氮主機(jī)旁平板 上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺(tái)消音器；氮?dú)夤薰潭ㄔ诘谒妮v 平板礦車(chē)上，氮?dú)夤奚习惭b一組包括有過(guò)濾器、出口調(diào)壓闊、氮?dú)饧?度檢測(cè)儀、流量計(jì)和排空裝置的氮?dú)夤蕹鰵饨M件，氮?dú)夤抻煽旖訅毫?軟管與上閥出氣組件連接，外箱罩在設(shè)備外，四部平板礦車(chē)依次串聯(lián)。 本實(shí)用新型所述的煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備，設(shè)計(jì)合 理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，制氮主機(jī)采用立式碳分子篩四塔結(jié)構(gòu)，克 服了臥式吸附塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，即可密實(shí)裝填碳分子篩，又易于壓 緊，高徑比合理，氣體不可能走短路，吸附效率提高，氮?dú)饧兌扔斜?證，且能在調(diào)整供氣量的同時(shí)，大范圍的調(diào)定氮?dú)饧兌?即滅火時(shí)用 低純度氮?dú)猓唤笛鯐r(shí)用高純度氮?dú)?。特別是保證了碳分子篩的使用 壽命，其吸附塔結(jié)構(gòu)容易補(bǔ)裝填，設(shè)備可以隨意移動(dòng)。附圉說(shuō)明


圖1煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備立面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備平面結(jié)構(gòu)示意圖。 其中l(wèi)空氣壓縮機(jī)、2平板礦車(chē)、3冷凝器、4汽水分離器、5除油器、6空氣儲(chǔ)罐、7過(guò)濾器、8進(jìn)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?dú)夤蕖?5氮?dú)夤蕹鰵饨M件、16外箱具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型所述的煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè) 備結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。本制氮設(shè)備由空氣壓縮機(jī)(1)，空氣預(yù)處理設(shè)備，制氮主機(jī)，成品氮?dú)夤?14)，四部平板礦車(chē)(2)和外箱(16)組成，將空氣壓縮 機(jī)(1)固定在第一輛平板礦車(chē)上；將空氣預(yù)處理設(shè)備固定在第二輛 平板礦車(chē)上，在這輛平板礦車(chē)的最前面固定一臺(tái)冷凝器(3)，分別由 快接壓力軟管(12)與空氣壓機(jī)相連接，冷凝器與一臺(tái)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(tái)串連 的過(guò)濾器(7)連接，過(guò)濾器與空氣儲(chǔ)罐(6)連接；在第三輛平板礦 車(chē)上固定四臺(tái)立式碳分子篩吸附塔(9)，兩塔為一運(yùn)行組，每運(yùn)行組 分別安裝下閥進(jìn)氣組件(8)和上閥出氣組件(11)，下閥進(jìn)氣組件分 別由快接壓力軟管與空氣儲(chǔ)罐連接，電器控制箱(10)固定在制氮主 機(jī)旁平板上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺(tái)消音器(13);成品 氮?dú)夤?14)固定在第四輛平板礦車(chē)上，氮?dú)夤奚习惭b一組包括有過(guò) 濾器、出口調(diào)壓閥、氮?dú)饧兌葯z測(cè)儀、流量計(jì)和排空裝置的氮?dú)夤蕹?氣組件(15)，氮?dú)夤抻煽旖訅毫浌芘c上閥出氣組件連接，外箱罩 在設(shè)備外，四部平板礦車(chē)依次串聯(lián)。第三輛平板礦車(chē)上固定的四臺(tái)立式碳分子篩吸附塔結(jié)構(gòu)采用 專(zhuān)利號(hào)為ZL200520022960.4所保護(hù)的結(jié)構(gòu)，包括上、下閥出氣組 件結(jié)構(gòu)?？諝鈮嚎s機(jī)型為MLGF/8。平板礦車(chē)為定軌距的煤礦用平 板礦車(chē)。氮?dú)夤藓涂諝夤拊O(shè)計(jì)壓力為1.2Mpa?？旖訅毫浌茉O(shè)計(jì) 壓力為1.6Mpa。
權(quán)利要求1.一種煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備，由空氣壓縮機(jī)，空氣預(yù)處理設(shè)備，制氮主機(jī)，成品氮?dú)夤蓿牟科桨宓V車(chē)和外箱組成，其特征在于一臺(tái)移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)固定在第一輛平板礦車(chē)上；空氣預(yù)處理設(shè)備固定在第二輛平板礦車(chē)上，在平板礦車(chē)的前底板上固定一臺(tái)冷凝器，由快接壓力軟管與空氣壓縮機(jī)連接，兩臺(tái)冷凝器串聯(lián)后與汽水分離器連接，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(tái)串連的過(guò)濾器連接，過(guò)濾器與空氣儲(chǔ)罐連接；制氮主機(jī)固定在第三輛平板礦車(chē)上，采用立式四塔碳分子篩吸附塔結(jié)構(gòu)，兩塔為一運(yùn)行組單元，每運(yùn)行組單元分別安裝有下閥進(jìn)氣組件和上閥出氣組件，下閥進(jìn)氣組件分別由快接壓力軟管與空氣儲(chǔ)罐連接，電器控制箱固定在制氮主機(jī)旁平板上，在電器控制箱兩端平板上裝有兩臺(tái)消音器；氮?dú)夤薰潭ㄔ诘谒妮v平板礦車(chē)上，氮?dú)夤奚习惭b一組包括有過(guò)濾器、出口調(diào)壓閥、氮?dú)饧兌葯z測(cè)儀、流量計(jì)和排空裝置的氮?dú)夤蕹鰵饨M件，氮?dú)夤抻煽旖訅毫浌芘c上閥出氣組件連接，外箱罩在設(shè)備外，四部平板礦車(chē)依次串聯(lián)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下移動(dòng)式碳分子篩制氮設(shè)備，它是由空氣壓縮機(jī)，空氣預(yù)處理設(shè)備，制氮主機(jī)，成品氮?dú)夤蓿牟科桨宓V車(chē)和外箱組成，移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)連接冷凝器，冷凝器連接一臺(tái)汽水分離器，汽水分離器連接一套除油器，除油器連接三臺(tái)串連的過(guò)濾器，過(guò)濾器連接空氣儲(chǔ)罐，采用立式四塔碳分子篩吸附塔結(jié)構(gòu)，兩塔為一運(yùn)行組，每運(yùn)行組分別安裝有下閥進(jìn)氣組件和上閥出氣組件，下閥進(jìn)氣組件與空氣儲(chǔ)罐連接，上閥出氣組件連接氮?dú)夤?，所有設(shè)備分裝在四部依次串聯(lián)的平板礦車(chē)上；本設(shè)備設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制氮主機(jī)采用立式碳分子篩四塔結(jié)構(gòu)，操作方便，吸附效率高，制備的氮?dú)饧兌雀?，碳分子篩的使用壽命長(zhǎng)，設(shè)備輕便，可以按需要隨意移動(dòng)。
文檔編號(hào)C01B21/04GK201031144SQ20072010360
公開(kāi)日2008年3月5日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者劉立群 申請(qǐng)人:劉立群