CN212269464U - 一种移动式制氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种移动式制氮装置，包括：空气压缩机、空气过滤单元、制氮单元、主控单元和平板车；空气压缩机、空气过滤单元和制氮单元依次设置于依次连接的平板车上；空气过滤单元用于对经空气压缩机压缩后的空气进行过滤，过滤压缩空气中的杂质；制氮单元用于对空气过滤单元排出的净化空气进行分离得到氮气，并通过设置于制氮单元的排气口的阀门排出氮气；主控单元设置于空气过滤单元或制氮单元上，用于对空气过滤单元排出的净化空气和制氮单元排出的氮气的质量进行监测，以及控制所述阀门的开关。各个模块之间可快速连接、拆卸，移动简单快捷使得制氮系统的造价低、维护成本低、自动化程度高可在井下稳定运行，提供流量稳定浓度可靠的氮气。

Description

一种移动式制氮装置

技术领域

本实用新型属于氮气制备技术领域，具体涉及一种移动式制氮装置。

背景技术

在煤矿当采空区一旦出现火灾，危害最大的是导致其内混合气体的爆炸。瓦斯爆炸要具备三个条件：瓦斯浓度5％--16％；650--750℃的火源；氧含量12％。混合气体中氧含量低于12％时就有减小爆炸的可能性。将氧气的临界含量控制在5％以下时几乎能防止任何爆炸，而要使氧气的含量低于10％就要向火区注入氮气后使其氧含量降低，而且只要氧含量低于10％时就能大大地减少爆炸的可能性。

对于封闭或半封闭的采空区而言，注入氮气后增加了其注入空间内混合气体的总量，能够减少封闭区内外之间的压力差，从而起到减少封闭区外部向内部漏风的作用。如果巷道里的密闭墙有裂缝或密闭强有裂缝，当密闭区内为负压时，空气可以通过墙缝或绕过密闭墙而进入密闭区。为了防止密闭漏风，可向密闭前后墙之间的空间连续不断地注入必要流量的氮气，使该空间形成正压，阻止新鲜空气进入密闭区内。

采取向工作面采空区氧化带内注入一定流量的氮气，降低该带内的氧气含量，达到破坏煤炭自燃的一个要素，使其氧含量降到煤自燃临界值以下，就达到了防止煤自燃的目的。无论是外因火灾，还是内因火灾，当火灾已经发生，向火区内注入一定流量(大于漏风量)的氮气，使该区内的氧含量由21％逐渐降低到10％以下，燃烧的大火就逐渐处于自熄。对煤矿安全生产具有十分重要意义。

目前煤矿使用的氮气主要有两种产生途径，第一种是建立地面风井，该系统成本较低，产氮量稳定、氮气浓度稳定，维护保养方便。但当矿井挖掘到一定深度时，氮气压力损失严重。加装氮气增压机时，管道铺设困难。这些不足之处限制了该系统的应用。第二种是运用井下膜制氮机。该系统整体价格昂贵，对井下环境要求苛刻。工作压力高，维护保养成本高，氮气产量较低。在需要满足大规模用气需求时，投入的物力财力较多，性价比不高。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的维护保养成本高、性价比不高的问题，本实用新型提供了一种移动式制氮装置其具有维护成本低、自动化程度高可在井下稳定运行，为煤矿提供流量稳定、浓度可靠的氮气等特点。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种移动式制氮装置，包括：空气压缩机、空气过滤单元、制氮单元、主控单元和平板车；

所述空气压缩机、所述空气过滤单元和所述制氮单元依次设置于依次连接的所述平板车上；

所述空气过滤单元用于对经所述空气压缩机压缩后的空气进行过滤，过滤压缩空气中的杂质；

所述制氮单元用于对所述空气过滤单元排出的净化空气进行分离得到氮气，并通过设置于所述制氮单元的排气口的阀门排出氮气；

所述主控单元设置于所述空气过滤单元或所述制氮单元上，用于对所述空气过滤单元排出的净化空气和所述制氮单元排出的氮气的质量进行监测，以及控制所述阀门的开关。

进一步地，所述主控单元包括：主控器、第一监测模块和第二监测模块；所述第一监测模块、所述第二监测模块和所述阀门分别和所述主控器电连接；

所述第一监测模块设置于所述空气过滤单元和所述制氮单元的连接管道上，用于对所述空气过滤单元排出的净化空气的压力和温度进行监测；

所述第二监测模块设置于和所述阀门连接的供气管道上，用于对所述制氮单元排出的氮气的压力、温度、流量和浓度进行监测。

进一步地，所述第一监测模块包括：分别和所述主控器电连接的第一压力传感器和第一温度传感器。

进一步地，所述第二监测模块包括：分别和所述主控器电连接的第二压力传感器、第二温度传感器、流量传感器和浓度传感器。

进一步地，所述空气过滤单元包括：依次连接的精密过滤器和活性炭罐，用于对所述空气压缩机排出的压缩空气依次进行过滤和吸附排除压缩空气中的杂质。

进一步地，所述精密过滤器的数量为四个，四个所述精密过滤器的依次连接且过滤进度依次减小，所述活性炭罐连接于第二精密过滤器和第三精密过滤器之间。

进一步地，所述制氮单元包括至少一个吸附塔，用于对所述精密过滤器排出的净化空气进行分离得到氮气。

进一步地，所述主控单元还包括：显示器，所述显示器和所述主控器电连接用于显示所述主控器中的数据。

进一步地，所述阀门为气动三通阀门。

进一步地，所述空气压缩机为防爆空气压缩机。

本实用新型的有益效果为：通过将空气压缩机、空气净化单元、制氮单元和主控单元安装于对应的平板车上。依次进行空气压缩、空气净化、净化空气分离，集中进行控制。采用高度模块化设计，各个模块之间可快速连接、拆卸，移动简单快捷，使得制氮系统的造价低、维护成本低、自动化程度高可在井下稳定运行，为煤矿提供流量稳定、浓度可靠的氮气。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例提供的移动式制氮装置的原理图；

图2是根据一示例性实施例提供的移动式制氮装置的另一原理图；

图3是根据一示例性实施例提供的主控单元的原理图；

图4是根据一示例性实施例提供的移动式制氮装置的结构图；

图5是根据一示例性实施例提供的主控单元的接口图；

图6是根据一示例性实施例提供的主控单元的另一接口图；

图7是根据一示例性实施例提供的XT1接口图；

图8是根据一示例性实施例提供的流量计和触摸屏的接线图。

图中1-空气压缩机；2-平板车；3-控制箱；4-第一精密过滤器；5-第二精密过滤器；6-活性炭罐；7-第三精密过滤器；8-第四精密过滤器；9-连接管道；10-吸附塔；11-排气管道。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参照图1所示，本实用新型的实施例提供了一种移动式制氮装置，包括：空气压缩机、空气过滤单元、制氮单元、主控单元和平板车；

空气压缩机、空气过滤单元和制氮单元依次设置于依次连接的平板车上，空气压缩机和空气过滤单元之间以及空气过滤单元和制氮单元之间由管道进行连接进行气体的输送；

空气压缩机对空气进行压缩供制氮装置使用，空气过滤单元用于对经空气压缩机压缩后的空气进行过滤，过滤压缩空气中的杂质；

制氮单元用于对空气过滤单元排出的净化空气进行分离得到氮气，并通过设置于制氮单元的排气口的阀门排出氮气；

主控单元可集成设置于空气过滤单元或制氮单元上，用于对空气过滤单元排出的净化空气和制氮单元排出的氮气的质量进行监测，以及控制阀门的开关。

具体的，空气压缩机、空气过滤单元、制氮单元各自固定在对应的平板车上，在具体使用时将三个平板车依次连接，设置在矿井下的轨道上，便于在任何的行进上的位置进行制氮，主控单元作为制氮装置的控制部分可集成设置于空气过滤单元或制氮单元的平板车上，可对空气过滤单元排出的净化空气和制氮单元排出的氮气的质量(包括气体压力、温度、流量、浓度等进行监测)，同时主控单元还控制设置于制氮单元排气口的阀门的开关，从而对氮气的供给进行控制。可跟随井下的开采工作进行随时的制氮，满足井下氮气的需求，各个模块之间可快速连接、拆卸，移动简单快捷，使得制氮系统的造价低、维护成本低、自动化程度高可在井下稳定运行，为煤矿提供流量稳定、浓度可靠的氮气。

参照图2和图3所示，在本实用新型的一些具体实施例中，主控单元包括：主控器、第一监测模块和第二监测模块；第一监测模块、第二监测模块和阀门分别和主控器电连接；

第一监测模块包括分别和主控器电连接的第一压力传感器和第一温度传感器，第一压力传感器和第一温度传感器设置于空气过滤单元和所述制氮单元的连接管道上，用于对空气过滤单元排出的净化空气的压力和温度进行监测；

第二监测模块包括分别和主控器电连接的第二压力传感器、第二温度传感器、流量传感器和浓度传感器设置于和阀门连接的供气管道上，用于对制氮单元排出的氮气的压力、温度、流量和浓度进行监测。

空气过滤单元包括：依次连接的精密过滤器和活性炭罐，用于对空气压缩机排出的压缩空气依次进行过滤和吸附排除压缩空气中的杂质。

制氮单元包括至少一个吸附塔，用于对精密过滤器排出的净化空气进行分离得到氮气。

具体的，空气压缩机采用防爆空气压缩机进行供气保证供气的安全，紧密过滤器的型号为LNG-C-60和活性炭罐进行配合对压缩气体进行过滤，为吸附塔提供清洁的气源，吸附塔的型号为DT-1000，在吸附塔内填存碳分子筛，净化后的空气从吸附塔的底部进入，由于空气中的氮分子较小能够通过碳分子筛的过滤，使产生的氮气从吸附塔的顶部排出，排气口处设有气动三通阀门和供气管道连接，主控器通过控制气动三通阀门的电磁阀的通断进而为供气管道供气。

作为上述实施例可行的实现方式，参照图4至图8所示，空气压缩机1设置在平板车2上，精密过滤器的数量为四个型号均为LNG-C-60，四个精密过滤器的依次连接且过滤进度依次减小，从右到左第一精密过滤器4至第四精密过滤器8的过滤进度分别为3μm、1μm、1μm、0.01μm，活性炭罐6连接于第二精密过滤器5和第三精密过滤器7之间。吸附塔10的数量为两个，由两台吸附塔10交替进行工作。在第二精密过滤器5的平板车2的位置上设有控制箱3，其内部设有主控器以及和主控器连接的显示器，显示器为触摸屏；在第四精密过滤器8和吸附塔10之间的连接管道9上设有第一温度传感器和第一压力传感器通过线路和主控器连接监测净化空气的温度和压力；在排气管道11上设置第二温度传感器、第二压力传感器、流量传感器和浓度传感器监测氮气的信息，在排气管道的出口处设置气动三通阀门，进行控制。

其中，PV为压力传感器，型号为GPD100F；WD为温度传感器，型号为GWP100；DY为电磁阀，型号为DF10/1；GH为氧气传感器，型号为GYH25，当然也可采用氮气传感器直接测得氮气的浓度；DY为流量传感器，型号为DY-080；采用MD系列的MD-PKC、MD-4AFI、MD-8AII、MD-CPU作为接口和主控器使用；通过TX1接线端子将吸附塔前后的塔前温度、塔后温度、塔前压力、塔后压力、氮气的含量(纯度)、电磁阀和电源接入CPU，由CPU进行处理获取各种信息可由触摸屏进行显示，触摸屏的型号为KC01-102T；同时在控制箱中可集成声光报警器，氮气浓度降低、温度过高等情况发生时由主控器控制进行报警。通过本实施方式的移动式制氮装置所制得的氮气的浓度98％、流量为1000Nm³/h的氮气，完全满足《煤矿安全规程》的相关规定，能够保证井下的安全。

本实用新型上述实施例所提供的移动式制氮装置，将碳分子筛制氮机组安装于数个平板车上。分为空气压缩系统，空气预处理系统，气体分离与氮气供给系统，集中控制系统。采用高度模块化设计，各个模块之间可快速连接、拆卸，移动简单快捷，可在井下稳定运行，为煤矿提供流量稳定、浓度可靠的氮气，可作为煤矿大型设备是矿山灭火、防火的主要设备之一，为煤矿井下采空区、高浓度瓦斯区提供可靠的氮气，在煤矿防灭火方面具有重要作用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动式制氮装置，其特征在于，包括：空气压缩机、空气过滤单元、制氮单元、主控单元和平板车；

所述空气压缩机、所述空气过滤单元和所述制氮单元依次设置于依次连接的所述平板车上；

所述空气过滤单元用于对经所述空气压缩机压缩后的空气进行过滤，过滤压缩空气中的杂质；

所述制氮单元用于对所述空气过滤单元排出的净化空气进行分离得到氮气，并通过设置于所述制氮单元的排气口的阀门排出氮气；

所述主控单元设置于所述空气过滤单元或所述制氮单元上，用于对所述空气过滤单元排出的净化空气和所述制氮单元排出的氮气的质量进行监测，以及控制所述阀门的开关。

2.根据权利要求1所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述主控单元包括：主控器、第一监测模块和第二监测模块；所述第一监测模块、所述第二监测模块和所述阀门分别和所述主控器电连接；

所述第一监测模块设置于所述空气过滤单元和所述制氮单元的连接管道上，用于对所述空气过滤单元排出的净化空气的压力和温度进行监测；

所述第二监测模块设置于和所述阀门连接的供气管道上，用于对所述制氮单元排出的氮气的压力、温度、流量和浓度进行监测。

3.根据权利要求2所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述第一监测模块包括：分别和所述主控器电连接的第一压力传感器和第一温度传感器。

4.根据权利要求2所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述第二监测模块包括：分别和所述主控器电连接的第二压力传感器、第二温度传感器、流量传感器和浓度传感器。

5.根据权利要求2所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述空气过滤单元包括：依次连接的精密过滤器和活性炭罐，用于对所述空气压缩机排出的压缩空气依次进行过滤和吸附排除压缩空气中的杂质。

6.根据权利要求5所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述精密过滤器的数量为四个，四个所述精密过滤器的依次连接且过滤进度依次减小，所述活性炭罐连接于第二精密过滤器和第三精密过滤器之间。

7.根据权利要求6所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述制氮单元包括至少一个吸附塔，用于对所述精密过滤器排出的净化空气进行分离得到氮气。

8.根据权利要求4所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述主控单元还包括：显示器，所述显示器和所述主控器电连接用于显示所述主控器中的数据。

9.根据权利要求1所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述阀门为气动三通阀门。

10.根据权利要求1至9任一项所述的移动式制氮装置，其特征在于，所述空气压缩机为防爆空气压缩机。

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