氮气在煤矿防灭火中的应用

高纯氮气除了在高校实验室、及工业生产中广泛应用外，在煤矿的生产中，有着更重要的安全防护作用，今天安泰科气体带您普及下，氮气在美观防灭中的作用及应用原理：

注氮防灭火的实质是向采空区氧化带内或火区内注入一定流量的氮气,使其氧含量降到10%或3%以下,达到防火、灭火和抑制瓦斯爆炸的目的，其作用有：

1.消除瓦斯爆炸的危险

在煤矿当采空区一旦出现火灾，危害最大的导致其内混合气体的爆炸。由混合气体爆炸三角形知，混合气体中氧含量低于12%就有减小爆炸的可能性。但是，混合气体爆炸的界限不仅取决于这种气体在空气中所占的百分比，这部分地决定于混合气体的温度和气压。温度和气压的增高使这个界限扩大，反之缩小。如果混合气体被加热到300℃，氧含量为9%就能发生爆炸。如：1989年2月20日，某矿3402工作面的掘进巷内发生瓦斯连续爆炸，次日派人前去处理和排放瓦斯，在恢复通风时又发生了爆炸，当场死亡2人伤9人，另3名救护队员在灾区内遇难。因火灾高温、烟雾和还有继续爆炸的危险，未能及时将遇难者抢救出来。救灾会议拟定了11个方案，试行了6个均未获成功，已时隔8天遇难者还是无法撤出来。于是决定采用液氮灭火技术处理，6小时共注氮2900m3，约为火区体积的3倍，火势被迅速扑灭，同时又消除了瓦斯爆炸危险，于是救护队员进入灾区抬出了遇难者。然后清理巷道，仅有几天时间就恢复了生产，更重要的是撤出了遇难者。

2.降温作用

对于有内因火灾的采空区来说，其温度大于外界温度。当采用氮气灭火时，无论是采用液氮还是氮气，其氮气的温度均低于火区的气体温度，加之氮气在注入火区后的流动范围大，对采空区来说都有明显的降温作用。

3.防止煤的自然发热和自燃

煤炭自燃的三要素是：煤有自燃倾向性；有连续的供氧条件；热量易于积聚。煤矿生产工作面采空区氧化带内的漏入风量不足以带走煤氧化产生的热量，则煤温就逐渐升高，这时煤处于自然发热。当温度达到煤的临界温度以上，氧化急聚加快，大量产生热量，又使煤温迅速升高，达到煤的着火温度时便着火燃烧起来，即进入自燃状态。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。1991年10月，某矿放煤工作面采空区发生自燃发火。封闭工作面后采用黄泥灌浆灭火1个月无明显效果，采有氮气灭火后，使火区CO含量降为0，O2含量降为1.5%，气体温度降到18℃，当即打开密闭恢复生产。氮气灭火的效果可以通过两面次灭火对比得出：第一次采用掘消火道打钻灌黄泥浆灭火1个月，火区打开后又复燃，第二次氮气灭火11天，火区打开后再也没有复燃。

“八五”以来，综采放顶煤开采技术在我国条件适宜的矿井得到广泛应用，因此，氮气防灭火技术成为该采煤方法的主要防灭火措施。目前已有50余个局矿建立了氮气防灭火系统，而变压吸附制氮设备已在近30余个局矿中应用，为煤矿安全生产发挥了重要作用。

煤矿灭火均采用变压吸附制氮设备，其型式有三种：（1）氮气电度为98%，产量为200~2000m3/h的地面固定式制氮设备（2）氮气纯度为98%，产量为200~1200m3/h的地面移动式制氮设备（3）氮气纯度为98%，产量为200~800m3/h的井下移动式制氮设备。