矿山用制氮设备控制系统的改进策略

董加利

（晋能控股煤业集团马脊梁矿西三综合区， 山西 大同 037000）

引言

煤矿的高效率生产使得煤矿的日常防火工作成为保证矿井正常生产的首要问题，防灭火工作的好坏决定了生产能否安全顺利进行。N2作为不可燃性气体可以作为煤矿防灭火材料，采取制氮注氮设备制备惰性气体N2也成为煤矿防灭火方式的首选，这种防范在很多国家也有应用[1]。煤矿生产现场必须具备防火措施，N2作为防火材料，可以适应高性能、高效率煤矿防灭火工作的需要。膜制氮设备在煤矿中的推广可有效提高煤矿日常工作的安全性，但是为了降低设备的操作难度，必须提升膜制氮设备控制系统的自动化程度，简化日常防灭火工作的任务，因此，采用安全稳定的膜制氮注氮设备自动控制系统成为矿山安全的关键[2]。因此研究膜分离制氮工艺及其自动控制工艺流程，设计和改进控制系统，为保证煤矿运营安全具有重要的意义。

1 膜分离制氮技术的特点

通常制氮采取中空纤维膜分离制氮原理实现空气中N2和O2的分离，纤维膜利用多个高分子薄膜细管密集集成在承压管壳，空气压缩后在中空纤维膜流动，但是压缩气体中不同成分的物理特性不同，因此扩散透过率也有差异，O2、水蒸气的活性大，非常容易穿过膜壁而逸出，N2因为活性差透过管壁较少，空气压力持续推动管内侧N2沿着薄膜管经过阀门注入储气罐，其原理如图1 所示。采用膜分离制氮技术可以保证N2分离效果好，且能量低、自动化程度得到相应提高。……