1、DT 系 列煤 矿 用 移 动 式 碳 分 子 筛 制 氮 装 置使 用 说 明 书中船重工电机科技股份有限公司2009文件资料 2目 录一、 概述二、 主要特征与主要性能参数三、 变压吸附制氮原理及工艺流程1 工作原理2 工艺流程四、 变压吸附制氮机安装操作及维护1 安装2 操作3 维护保养五、 常见故障及排除方法六、 运输及贮藏七、 气体流量修正说明八、 技术文件目录附图：流程图文件资料 3一.概述:1、简介N2 在自然界中分布很广,是空气的主要成分(约占 78%),在常温常压下无色、无味、无毒、不燃、不爆,使用上很安全。N 2 分子结构十分稳定 ,化学性质很不活泼,通常难以同其它物质发生
2、化学反应,表现为很大的惰性,被广泛用于保护气体,随着科学技术的进步和经济的发展,N 2 的应用范围日益扩大,并已深入许多工业部门和日常生活领域。工业用氮气的制取是以空气为原料,将其中的 O2 和 N2 分离而获得,其方法主要有深冷空分法、分子筛空分法及薄膜空分法等。在一般中小型用户(1000Nm 3/h 以下)中广泛使用分子筛空分法制取氮气。与深冷空分法相比,具有工艺流程简单、占地小、投资省、操作简单、维护方便等优点,而且产品 N2 纯度可按实际需要作任意调节 ,装置适应性好。分子筛空分法目前以碳分子筛(Cardon Molecular Sieves 简称 CMS )空分法为主,CMS 是德国
3、亚琛 B.F(Bergbau Forschung of Esen)矿业研究有限公司于 70 年代首先研制成功的新型高效吸附剂。CMS 法分离 N2、O 2 是通过一种新型气体吸附分离技术变压吸附(Pressure swing adsorption 简称 PSA)技术来实现的,这一技术起源于德国四十年代一项专利文献,成熟于七十年代美国的工业应用,主要用于氧氮分离、空气干燥,八十年代已有比较完整的数学模型来描述,这项技术有如下优点:1）产品氮气纯度高。2）一般可在室温和不高的压力下工作,床层再生时不用加热,节能经济。3）设备简单,操作、维护简便。4）完全实现自动化。2、执行标准煤矿用移动式膜分离制
4、氮装置通用技术条件MT/T774-1998变压吸附制氧、制氮设备 JB/T 64272001DT/DM 系列煤矿用移动式制氮装置Q/320292AAJH03-2007文件资料 43、用途DT 系列煤矿用移动式碳分子筛制氮装置适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中的煤层的防火和灭火。4、使用条件适用于在下列条件下工作：（1）环境空气温度范围为 530；（2）环境空气相对湿度不大于 95%（25时） ；（3）在有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中；（4）在无强烈颠簸振动的环境中；（5）大气压力：86-106kpa ；5、制氮装置的型号及含义D T X1 / X2 （） 设计序号制氮装置
5、氮气纯度（%）碳分子筛方式 氮气产量（Nm 3/h ）二.主要特征与主要性能参数:我公司于八十年初期引进该项技术,经过多年的消化吸收与开发研制,逐步完善了制氮设备的设计和制造技术,大大提高了设备可操作性和可靠性,向各类工业领域提供了各种型号的制氮设备,并形成了一系列鲜明的特征。 1.主要特征:(1)工艺流程简单、可靠。工艺流程揉和了美国 KEMP 流程与德国 B.F 流程的特长,删除了易出故障又不必要的部件,保留了对保证碳分子筛发挥性能及寿命的必要部件,使设备既能保证技术指标,又符合我国国情,成本适中。(2)压力容器安全、可靠。所有压力容器均严格按照 GB150 设计、制造，经劳动局锅检所监检
6、，验收合文件资料 5格,附全套产品质量证明书、监检证书、竣工图。(3)吸附塔设计合理。吸附塔根据气体动力曲线,设计有独特的分流装置,塔内部处于层流状态,保证CM 发挥最大效能 ,压紧装置保证分子筛免受冲击 ,延长了使用寿命,检查口开闭容易,方便装料与检查,出料口为双层结构,方便更换分子筛。(4)碳分子筛品质优良选用德国 B.F 公司制氮专用碳分子筛 (一级品),保证产 N2 效率和防冲击磨损性能。(5)自动化程度高,运行可靠。设备的控制部分由 PC(Programmable Controller)可编程序控制器实现,设有手动/自动档,在自动档时,按启动按钮设备即进入全自动运行状态 ,在手动档时
7、, 可逐一检查各电磁阀动作情况。PC 机选用日本 OMRON 公司产品,适应性强,质量可靠。(6) 专利型气动阀组。采用合资公司生产的超薄气缸配合本公司的阀座组,组成结构紧凑的活塞机构驱动，运动简单，可靠性高，耗气量小，使用寿命长等优点。抑可使用全进口阀门。(7)先导电磁阀控制方式优良。每个气动阀配置一个先导电磁阀控制开闭动作,先导电磁阀选用单向二位五通,控制可靠；电磁阀有电路保护和指示灯,动作状态一目了然,又可防止电路冲击,损坏电磁线圈；电磁阀上设有手动钮,可以在不通电状态下,检查电磁阀和气动阀的运行状况（用改锥将电磁阀上的红色手动按扭按下去，然后顺时针旋转 180 度，电磁阀打开；复位，电
8、磁阀关闭） 。 (8)结构合理，移动方便。本机型为紧凑式结构，满足了井下巷道要求；可移动式结构，又方便了井下近距离使用。2.主要性能指标参数:(1)产 N2 量： 1501000Nm3/h文件资料 6(2)N2 纯度： 97%(3)N2 压力： 00.7MPa(可调)(4)工作压力： 0.50.8MPa(5)外形尺寸： 3800（长）1450（宽）2000（高） （单车）三.工作原理及工艺流程:1.工作原理 ：CMS 制氮机主要是应用变压吸附原理进行 O2、N 2 分离。CMS 是属于速度分离型的吸附剂,当吸附质的性质相差不大时,直径较小的气体分子扩散速度较快,较多地进入分子筛的固相,而直径较
9、大的气体分子扩散速度较慢,较少地进入分子筛的固相,根据CMS 的微孔结构特点,当空气进入 CMS 时,分子直径比 N2(3.0A)稍小的 O2(2.8A)以较快的速度扩散进入 CMS 的孔道 ,并优先被选择吸附 ,在吸附初始的短时间内,O 2 迅速富集于 CMS 颗粒内部,而 N2 则因未来得及被吸附,在气相中富集,将其收集于贮罐即可制得所需 N2。CMS 具有加压对氧的吸附量增加,减压时对氧的吸附量减小的特性,因此 PSA 采用加压制氮,减压再生的制氮方式,为了连续不断地产气,采用 A.B 两个吸附塔轮流循环工作,流程由 PC 机进行程序自动控制。2.工艺流程：干燥、无油、无尘的压缩空气进入
10、空气贮罐,进行稳压后,经气动阀进入 A 吸附塔,吸附塔内的 CMS 吸附掉空气中的 O2,未被吸附的 N2 大部分经气动阀、单向阀、进入氮气贮罐,小部分 N2 经回吹阀进入 B 吸附塔,吹扫塔内的 CMS 解吸出的 O2 再经气动阀,消音器排空,约一分钟后,A 塔吸附接近饱和时,各气动阀关闭 ,均压气动阀打开,A 塔中的气体进入 B 塔,约 1-3 秒后,两塔压力相当,此时,A 塔排气气动阀打开,塔内气体经消音器排空,B 塔进气,产气阀打开,压缩空气进入 B 塔,O 2 被 CMS 吸附,产出的 N2 大部分进入氮气贮罐,小部分 N2 回吹清扫 A 塔,使 A 塔中的 CMS 解吸吸附的 O2
11、,约一分钟后,两塔均压,切换,重复上述步骤,如此循环不断产出 N2,氮气贮罐中的产品 N2 经调压阀、流量计输送至工作面。从空气贮罐中接出小部分空气经气源二联件,调压过滤,穿过电磁阀进入气缸的 A缸体内。电磁阀接收 PC 机根据程序自动运行输出的信号 ,电磁头通电后,电磁阀内阀文件资料 7芯动作,切换 A.B 口与 P 口的接通状态,从而使气缸的 B 面缸体充入气体,打开气动阀，电磁头断电后,气动阀关闭,恢复原状。四.安装,操作与维护1.安装设备由牵引机运输至使用场所，工作面附近应有 660V 或 1140V 动力电源，且空压机附近应有良好的通风状况。(1)给空压机接上水源、电源，检查无误后，
12、通电验证。 (2)给电控柜接上电源,检查无误后,通电验证。(3)安装流量计 ,压力表。(4)将设备上氮气输出口与输送管连接至工作面。 (5)将设备各管路连接好，做管路气密性试验，做到无任何泄漏。2.操作(1)开机顺序A先打开送水阀。 B闭合空压机电源开关，启动空压机。C打开设备管线上至送气阀的所有球阀。D闭合控制柜电源开关，按启动按钮设备进入自动运行状态。E调节送气阀使产气量达到额定值。(2)关机顺序A 断开控制柜电源开关。B 关闭空压机，断开空压机电源开关。C 关闭送气阀及设备管线上的所有球阀。D 关闭送水阀。(3).说明 a压力表指示不足 0.5MPa 时,仍然可以使用,但 N2 纯度达不
13、到设定指标,当压力低于 0.4Mpa 时,设备仍运行,但 N2 纯度降低；禁止小于 0.3MPa 下使用设备。文件资料 8b经调试人员设定好回吹量,操作人员不得再动。c经调试人员设定好流量后 ,操作人员一般不用再调。3.维护(1)碳分子筛的维护a.CMS 是制氮装置的核心,为防止污染而失效,必须严格按照对压缩空气的含油量要求来维护空压机。一般配置最好选用无油空压机,并经常检查过滤器,定期清洗滤芯(约 3 个月), 必要时应更换滤芯；除油器中活性碳隔半年应更换。b.正常操作条件下,碳分子筛可使用五年甚至更长时间,一般连续使用五年后,产 N2 量、产 N2 纯度未有明显下降时,仍可继续使用。如有明
14、显下降时(油污染后不满五年也会发生此种情况),应全部更换分子筛,更换时应通知厂方专业调试人员在场指导更换。c.应定期检查吸附塔内的分子筛压紧装置(正常运行 15 天后开盖检查一次，填满后运行一个月再检查一次，此后连续运行每半年检查一次),避免分子筛有任何移动,填充分子筛时,禁止用硬物直接捣,扎分子筛,应用木棰震击筒壁,装填实在。d.正在运行过程中,如发现透明亚大管中有喷黑色粉尘时,说明分子筛已下降至装料口以下,不能压紧,产生移动冲击而产生黑尘,应及时填充压紧。e.分子筛的储存 ,运输,及装卸均不会对人体有害,填充分子筛时可戴护目镜及用抽气扇,填充后应以肥皂洗净皮肤接触处。f.如订货时,订有备用
15、分子筛,则分子筛应装于 PE 塑料桶内储存于干燥及封闭处,尽量避免昼夜温差过大。储存妥当的分子筛能保存两年以上性能不变。存放时间过长的分子筛在填入吸附塔前,应先烘干活化。(上述关于分子筛的要求,均以 BF 焦碳分子筛测试标准为依据)(2)电磁阀的维护保养a.电磁阀体进入异物后,易堵塞先导孔,应经常检查排气消音器是否有异物,消音器如被油雾或粉尘堵塞,应拆开消音器,清洗异物和油雾,使排气通畅。b.在受到异常电压,电流冲击时,电磁头会损坏。应首先检查保护电路和指示灯,文件资料 9如正常,确认为电磁头损坏,更换备用电磁头,同时查找损坏电磁头的原因,有时电磁头发出鸣叫声,主要原因是电压不足,对先导芯的吸
16、合力不强。c.一般电磁阀出现故障时,整阀拆下修理,换上备用阀继续运行可不影响设备使用,更换电磁阀时应关闭控制气路球阀。(3)PC 的维护电控柜平时不要经常打开,避免粉尘进入 PC 机内部影响正常运行。外部环境条件应满足 PC 机环境要求 ,温度(0-55),相对湿度 (35-85),避免温度变化急剧,造成结露,环境中应无腐蚀性,可燃性气体。另外 PC 机避免受到振动或传导冲击。PC 机内部电池应按照 PC 说明书规定的有效期和方法进行更换 ,一般在 25时电池使用寿命为五年,高于此温度使用时寿命会缩短,电池的有效期一到,ALARM,LED 灯就闪烁( 报警 ),要在一周内更换电池。未及更换电池
17、或更换时不慎丢失程序造成不能运行时,应及时通知厂方人员,重新写入程序。(4)设备的维护a.设备连续运行时 ,应经常检查各管道连接处的气密性,不得有漏气现象；经常检查电磁阀,气动阀的运行状态。在一定的流量下,纯度有明显的下降时,一般是电磁阀出现故障,应停机检查,电磁阀有故障更换备用阀。b.设备长期搁置不用或间断使用时,应保证每月开机一次,每次四小时,保证分子筛始终处于活化干燥状态,每半个月手动运行气动阀若干次,防止气动阀抱死,影响启动运行。因长期不用,维护不良造成设备不能正常运行时,应通知厂方调试人员来维修设备。(5)单向阀 ,调压阀的维护单向阀发生抱死,调压阀不能调低压力,一般是管道中进入异物
18、,卸开阀门,清除异物可恢复正常,单向阀的橡胶密封件,调压阀的膜片长期使用磨损后,应注意更换。五. 故障与排除方法文件资料 10故障现象 故障原因 排除方法1.整机不产气 或产气量小1.1 气动阀卡死不动作1.2 电磁阀失灵1.3 电路故障1.4 PC 机失灵1.5 调压阀损坏1.1 拆卸并清洗气动内部1.2 检查接线线圈与阀体1.3 检查接线与 PC 机保险1.4 通知厂家处理1.5 拆卸修理2.氮气纯度低于 97%2.1 连接管路接头松动 有渗漏2.2 气动阀或电磁阀失灵2.3 吸附塔工作压力降低 2.4 分子筛粉化失效2.1 用肥皂水检漏并排除 松动2.2 按 1.1、1.2 排除2.3
19、提高进气压力检查调压 阀 0.5-0.65MPa2.4 补充或更换分子筛 3.电磁阀 发生故障4.1 接线不紧4.2 线圈失效4.3 阀芯不动4.1 排除4.2 更换线圈4.3 拆除清洗六、运输及贮藏 产品在运输过程中不得受雨水侵袭及强烈的冲击或振动，产品不得倒置或斜放。应放置在空气流通，相对湿度不大于 90%（205时） 、温度范围为-20 50的仓库中。七、气体流量修正说明参照流量计说明书,修正公式如下：Qsn = Qn(nPsT)/(snPTs)0.5 (1)式中 Qsn 氮气在标准状态(0,101325Pa)下的流量。Qn 流量计的读取示值。n 空气在标准状态时的密度(1.293Kg/
20、M 3)。sn 氮气在标准状态时的密度(1.252Kg/M 3)。文件资料 11Ps 氮气测量时的绝对压力(标准大气压+表压)。P 流量计标尺上标准的绝对压力(标准大气压)。Ts 氮气测量时的绝对温度。 T 流量计标尺上标注的绝对温度(273.15+20)K。考虑到氮气与空气非常接近,环境温度也变化不大时,可用工程计算公式：Qsn = Qn(Ps/P)0.5 (2)例: 流量计读取示值为 50m3/h,环境温度为 25,流量计下方压力表示值,0.3MPa 则折合成标准状态下的氮气流量为:按公式(1)：Qsn =501.293(0.3+0.101)(273.15+20)/1.2520.101(2
21、73.15+25)0.5 =100.4 Nm3/h 按公式(2)： Qsn = 50(0.3+0.101)/0.1010.5 = 99.6 Nm3/h八.技术文件目录1 安装使用说明书 1 份附图： 流程图 1 张2 产品合格证 1 份3 空压机使用说明书及质量保证书 1 套4 过滤器使用说明书、合格证及压容证 3 套5 压容证 6 套6 空气减压阀使用说明书、合格证 1 套7 调压阀使用说明书、合格证 1 套8 流量计说明书、合格证 1 套9 氮分仪说明书、合格证 1 套文件资料 12中船重工电机科技股份有限公司太原分公司地址：山西省太原市和平北路 131 号邮编：030027电话： 6529321 6529454、6529263、传真：（0351）6529484网址：E-mail：
