氮气在煤矿防火灭火中的应用

除了在大学实验室和工业生产中广泛应用外，高纯氮在煤矿生产安全保护中发挥着更重要的作用。
注氮灭火的本质是向目标氧化区或火灾区注入一定流量的氮气，使其含氧量降至10%或3%以下，达到防火、灭火和抑制气体爆炸的目的。
1.消除气体爆炸的危险
当煤矿目标发生火灾时，最大的危险是其内部混合气体的爆炸。根据混合气体爆炸三角形，如果混合气体的含氧量低于12%，就有可能减少爆炸。然而，混合气体爆炸的极限不仅取决于这种气体在空气中的百分比，还部分取决于混合气体的温度和压力。温度和压力的增加扩大了这一极限，反之亦然。如果混合气体被加热到300℃，氧气含量为9%，则可能发生爆炸。
2.冷却功率
对于有内部火灾的仪表，其温度高于外部温度。使用氮气灭火时，无论使用液氮还是氮气，氮气的温度都低于火灾区域内的气体温度。此外，氮气注入火区后的流动范围较大，对目标有显著的冷却作用。
3.防止煤的自然发热和自燃
煤自燃的三个要素是：煤有自燃的倾向；随着持续的氧气供应，热量往往会积聚。煤矿生产区氧化区的泄漏风量不足以带走碳氧化产生的热量，当煤处于自然加热状态时，煤的温度逐渐升高。当温度达到煤的临界温度以上时，快速氧化和团聚加速，产生大量热量，并迅速提高煤的温度。当煤的点火温度达到时，它就会点火燃烧并进入自燃状态。通过向工作面靶材的氧化区注入一定流量的氮气，降低了氧化区中的氧含量以干扰碳自燃的因素，并将氧含量降低到碳自燃的临界值以下，从而达到防止碳自燃的目的。
煤矿灭火采用压翼吸附制氮设备，主要有三种：（1）地面固体制氮设备：氮气纯度98%，生产能力200-2000m3/h；（2） 地面移动式制氮设备，氮纯度98%，生产能力200-1200m3/h；（3） 地下移动式制氮设备，氮纯度98%，生产能力200-800m3/h。