氮氣在煤礦防火滅火中的應用

除了在大學實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用外，高純氮在煤礦生產(chǎn)安全保護中發(fā)揮著更重要的作用。
注氮滅火的本質(zhì)是向目標氧化區(qū)或火災區(qū)注入一定流量的氮氣，使其含氧量降至10%或3%以下，達到防火、滅火和抑制氣體爆炸的目的。
1.消除氣體爆炸的危險
當煤礦目標發(fā)生火災時，最大的危險是其內(nèi)部混合氣體的爆炸。根據(jù)混合氣體爆炸三角形，如果混合氣體的含氧量低于12%，就有可能減少爆炸。然而，混合氣體爆炸的極限不僅取決于這種氣體在空氣中的百分比，還部分取決于混合氣體的溫度和壓力。溫度和壓力的增加擴大了這一極限，反之亦然。如果混合氣體被加熱到300℃，氧氣含量為9%，則可能發(fā)生爆炸。
2.冷卻功率
對于有內(nèi)部火災的儀表，其溫度高于外部溫度。使用氮氣滅火時，無論使用液氮還是氮氣，氮氣的溫度都低于火災區(qū)域內(nèi)的氣體溫度。此外，氮氣注入火區(qū)后的流動范圍較大，對目標有顯著的冷卻作用。
3.防止煤的自然發(fā)熱和自燃
煤自燃的三個要素是：煤有自燃的傾向；隨著持續(xù)的氧氣供應，熱量往往會積聚。煤礦生產(chǎn)區(qū)氧化區(qū)的泄漏風量不足以帶走碳氧化產(chǎn)生的熱量，當煤處于自然加熱狀態(tài)時，煤的溫度逐漸升高。當溫度達到煤的臨界溫度以上時，快速氧化和團聚加速，產(chǎn)生大量熱量，并迅速提高煤的溫度。當煤的點火溫度達到時，它就會點火燃燒并進入自燃狀態(tài)。通過向工作面靶材的氧化區(qū)注入一定流量的氮氣，降低了氧化區(qū)中的氧含量以干擾碳自燃的因素，并將氧含量降低到碳自燃的臨界值以下，從而達到防止碳自燃的目的。
煤礦滅火采用壓翼吸附制氮設(shè)備，主要有三種：（1）地面固體制氮設(shè)備：氮氣純度98%，生產(chǎn)能力200-2000m3/h；（2） 地面移動式制氮設(shè)備，氮純度98%，生產(chǎn)能力200-1200m3/h；（3） 地下移動式制氮設(shè)備，氮純度98%，生產(chǎn)能力200-800m3/h。