تطبيق مولد النيتروجين في مجال تعدين الفحم

جوهر نتروجين حقن النيتروجين للوقاية من الحرائق وإطفائها هو حقن كمية معينة من النيتروجين في منطقة الأكسدة أو منطقة الحريق في الرغوة، مما يقلل من نسبة الأكسجين فيها إلى أقل من 10% أو 3%، مما يحقق الغرض من الوقاية من الحرائق وإطفائها ومنع انفجارات الغاز. تشمل وظائفه ما يلي:

إزالة خطر انفجارات الغاز

عند اندلاع حريق في منجم فحم، يتمثل الخطر الأكبر في انفجار الغاز المختلط داخله. ووفقًا لمثلث انفجار الغاز المختلط، إذا كانت نسبة الأكسجين في الغاز المختلط أقل من 12%، فهناك احتمال لتقليل الانفجار. ومع ذلك، فإن حدود انفجار الغاز المختلط لا تعتمد فقط على نسبة هذا الغاز في الهواء، بل تعتمد أيضًا على درجة حرارته وضغطه. فزيادة درجة الحرارة والضغط تُوسّع هذه الحدود، والعكس صحيح. فإذا سُخّن الغاز المختلط إلى 300 درجة مئوية وكانت نسبة الأكسجين فيه 9%، فقد يحدث انفجار.

تأثير التبريد

بالنسبة للمناطق المعرضة لمخاطر الحرائق الداخلية، تكون درجة حرارتها أعلى من درجة الحرارة الخارجية. عند استخدام النيتروجين لإطفاء الحرائق، سواءً كان النيتروجين السائل أو النيتروجين، تكون درجة حرارة نتروجين أقل من درجة حرارة الغاز في منطقة الحريق. بالإضافة إلى ذلك، يكون نطاق تدفق النيتروجين بعد الحقن في منطقة الحريق واسعًا، مما يُحدث تأثيرًا تبريديًا ملحوظًا على الرغوة.

منع التسخين الطبيعي والاحتراق التلقائي للفحم

العناصر الثلاثة للاحتراق التلقائي للفحم هي: ميل الفحم نحو الاحتراق التلقائي؛ وجود ظروف إمداد مستمر بالأكسجين؛ وميل الحرارة إلى التراكم. إذا كان تسرب الهواء في منطقة الأكسدة في منطقة إنتاج منجم الفحم غير كافٍ لإزالة الحرارة الناتجة عن أكسدة الفحم، ترتفع درجة حرارة الفحم تدريجيًا، ويصبح الفحم في حالة تسخين طبيعية. عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة الحرارة الحرجة للفحم، تتسارع الأكسدة والتجمع السريع، مما يولد كمية كبيرة من الحرارة ويؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الفحم بسرعة. عند الوصول إلى درجة حرارة اشتعال الفحم، يشتعل ويحترق، ويدخل في حالة احتراق تلقائي. حقن معدل تدفق معين من النيتروجين في منطقة الأكسدة في الجوف في وجه العمل لتقليل محتوى الأكسجين في المنطقة، وهو عامل رئيسي في تدمير الاحتراق التلقائي للفحم، وتقليل محتوى الأكسجين فيه إلى ما دون القيمة الحرجة للاحتراق التلقائي للفحم، وبالتالي تحقيق هدف منع الاحتراق التلقائي للفحم.