Đốt cháy tự phát ở các khu vực hẻo lánh vẫn là mối lo ngại dai dẳng và nghiêm trọng về an toàn trong hoạt động khai thác than. Khi độ sâu khai thác tăng lên và cường độ khai thác tăng lên, xu hướng cố hữu của các vỉa than là-tự bốc cháy trở nên rõ rệt hơn. Trong số các công nghệ phòng cháy hiện có, phun nitơ đã được chấp nhận rộng rãi nhờ hiệu suất làm trơ hiệu quả và chi phí vận hành có thể quản lý được. Việc di chuyển thiết bị tạo nitơ từ trên mặt đất xuống các vị trí dưới lòng đất-cụ thể là việc sử dụng máy tạo nitơ di động trong các mỏ than-đang ngày càng được các hoạt động tìm kiếm giải pháp đáp ứng nhanh hơn áp dụng.
Nguyên lý thiết bị và cấu hình kỹ thuật
Máy tạo nitơ di động dưới lòng đất là một hệ thống khép kín có khả năng tách nitơ khỏi khí nén và cung cấp nitơ có độ tinh khiết cao trực tiếp tại địa điểm làm việc. Hầu hết các thiết bị di động hiện đáp ứng yêu cầu chống nổ mỏ than- đều sử dụng Hấp phụ xoay áp suất (PSA) với sàng phân tử carbon. Cơ chế cơ bản rất đơn giản: dưới áp suất cao, vật liệu sàng phân tử hấp thụ các phân tử oxy nhanh hơn nitơ. Thông qua việc điều áp xen kẽ (hấp phụ) và giảm áp suất (giải hấp), hệ thống liên tục tạo ra nitơ với độ tinh khiết nhất quán.
Một quá trình cài đặt hoàn chỉnh thường bao gồm ba thành phần cốt lõi: máy nén khí-chống cháy nổ-trong khai thác mỏ, bộ xử lý sơ bộ khí nén và mô-đun tạo nitơ. Chúng được gắn trên các ô tô mỏ phẳng, cho phép toàn bộ tổ hợp được kéo dọc theo các con đường ngầm. Cấu hình này cho phép đặt vị trí gần với vùng trơ của mục tiêu hoặc mục tiêu, làm giảm đáng kể khoảng cách phân phối nitơ từ nguồn.
Tại sao chọn thế hệ nitơ di động dưới lòng đất
Phương pháp truyền thống-tạo ra nitơ trên bề mặt và dẫn nó xuống các lỗ khoan hoặc trục dài-mang lại khối lượng lớn nhưng có những hạn chế đáng kể: chi phí vốn cao cho mạng lưới đường ống, gánh nặng bảo trì đáng kể và tổn thất hoặc rò rỉ áp suất không thể tránh khỏi dọc theo các tuyến đường mở rộng. Khi các mặt làm việc tiến triển nhanh chóng hoặc các bảng khai thác chuyển đổi thường xuyên, các hệ thống bề mặt cố định thường thiếu tính linh hoạt để theo kịp.
Hệ thống ngầm di động giải quyết những hạn chế này bằng những ưu điểm khác biệt:
- Phản ứng trơ nhanh: Với máy phát điện được đặt gần đó, nitơ đến gần như ngay lập tức sau khi sản xuất, mang lại khả năng trơ kịp thời-đặc biệt có giá trị đối với các vỉa than có thời gian đốt cháy tự phát ngắn.
- Loại bỏ các đường ống dẫn nitơ chuyên dụng: Hệ thống có thể sử dụng các đường ống khí nén hiện có của mỏ hoặc các kết nối tạm thời ngắn, giúp giảm chi phí cơ sở hạ tầng.
- Di dời linh hoạt: Thiết bị có thể được kéo theo khi mặt làm việc tiến triển, cho phép một thiết bị duy nhất phục vụ nhiều mặt trong suốt thời gian sử dụng, cải thiện việc sử dụng vốn.
Những cân nhắc kỹ thuật chính cho ứng dụng thực địa
Hiệu quả của phương pháp ngăn cháy-dựa trên nitơ phụ thuộc vào việc duy trì nồng độ oxy trong vùng oxy hóa goaf luôn ở dưới mức tới hạn để than-tự đốt nóng. Quy định an toàn mỏ than của Trung Quốc yêu cầu độ tinh khiết nitơ không dưới 97% khi phun. Trong thực tế, một số yếu tố vận hành cần được chú ý cẩn thận:
- Chế độ phun: Để dập lửa chủ động, nên phun nitơ liên tục để nhanh chóng thiết lập bầu không khí trơ. Để ngăn chặn hỏa hoạn thông thường, việc phun gián đoạn thường thực tế hơn-dừng dòng chảy khi mức oxy giảm xuống dưới ngưỡng an toàn và tiếp tục trở lại khi chúng tăng trở lại mức cảnh báo. Cách tiếp cận này cân bằng hiệu quả bảo vệ với mức tiêu thụ năng lượng.
- Vị trí điểm phun: Cửa xả nitơ phải được đặt ở phía nạp của goaf và được chôn dần dần theo các khoảng thời gian đã định khi bề mặt tiến lên, đảm bảo dòng nitơ phủ kín vùng oxy hóa một cách hiệu quả. Khoảng cách giữa các điểm tiêm phải được xác định dựa trên dữ liệu giám sát "ba{1}}vùng" (vùng tản nhiệt, vùng oxy hóa và vùng ngạt thở).
- Xác minh tốc độ dòng chảy và an toàn: Tốc độ phun nitơ cần thiết phải được tính toán có tính đến rò rỉ không khí và nồng độ oxy ban đầu. Điều quan trọng không kém là nồng độ oxy trong đường thở trở lại phải được xác minh để duy trì trên 19%-yêu cầu an toàn cơ bản đối với nhân viên làm việc trong khu vực.
Hướng dẫn lựa chọn thiết bị
Tiêu chuẩn kỹ thuật "Thông số kỹ thuật về phòng chống cháy nổ bằng nitơ trong mỏ than" quy định rằng các thiết bị nitơ di động dưới lòng đất phải có kích thước tương thích với lồng mỏ và ô tô phẳng, đồng thời tất cả các bộ phận điện phải có xếp hạng chống cháy nổ được chứng nhận. Các hệ thống hiện có cung cấp công suất sản xuất nitơ từ 200 đến 2.000 m³/h, đáp ứng nhu cầu của nhiều kích cỡ mặt khác nhau. Khi lựa chọn thiết bị, cần ưu tiên độ tin cậy khi vận hành trong môi trường nóng, ẩm và bụi bặm dưới lòng đất, cũng như mức độ tự động hóa và khả năng giao tiếp của hệ thống với các mạng giám sát trên toàn mỏ. Shenger Gas duy trì-sự tập trung lâu dài vào công nghệ tách khí cho các ứng dụng an toàn công nghiệp và tiếp tục cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho lĩnh vực khai thác than.
Máy tạo nitơ di động ngầm di chuyển nguồn nitơ trực tiếp đến điểm sử dụng, mang lại giải pháp kỹ thuật linh hoạt và kịp thời cho công tác phòng chống cháy nổ. Với mức đầu tư vốn hợp lý, họ cân bằng hiệu quả khả năng cung cấp nitơ với-khả năng thích ứng tại chỗ-đặc biệt thuận lợi trong điều kiện chiết xuất phức tạp. Khi thiết bị tiếp tục phát triển theo hướng tốc độ dòng chảy cao hơn, độ tinh khiết cao hơn và khả năng kiểm soát thông minh hơn, vai trò của nó trong khuôn khổ phòng cháy chữa cháy mỏ than rộng hơn sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn.
