יישום של מחולל חנקן בתחום כריית פחם

המהות של חנקן הזרקה למניעת וכיבוי שריפות היא הזרקת זרימה מסוימת של חנקן לאזור החמצון או אזור האש של הגז, הפחתת תכולת החמצן שלו מתחת ל-10% או 3%, ובכך השגת מטרת מניעת שריפות, כיבוי ודיכוי פיצוצי גז. תפקידיה כוללים:

לחסל את סכנת פיצוצי גז

ברגע שפרצה שריפה במכרה פחם, הסכנה הגדולה ביותר היא פיצוץ הגז המעורב שבתוכו. על פי משולש פיצוץ הגז המעורב, אם תכולת החמצן בגז המעורב נמוכה מ-12%, קיימת אפשרות להפחתת הפיצוץ. עם זאת, גבול פיצוץ הגז המעורב תלוי לא רק באחוז הגז הזה באוויר, אלא גם בטמפרטורה ובלחץ של הגז המעורב. העלייה בטמפרטורה ובלחץ מרחיבה גבול זה, ולהיפך. אם הגז המעורב מחומם ל-300 מעלות צלזיוס ותכולת החמצן היא 9%, עלול להתרחש פיצוץ.

אפקט קירור

עבור אזורי כיבוי אש עם סכנות אש פנימיות, הטמפרטורה שלהם גבוהה מהטמפרטורה החיצונית. כאשר משתמשים בחנקן לכיבוי אש, בין אם משתמשים בחנקן נוזלי או בחנקן, הטמפרטורה של חנקן נמוך יותר מטמפרטורת הגז באזור האש. בנוסף, טווח הזרימה של חנקן לאחר ההזרקה לאזור האש גדול, דבר שיש לו אפקט קירור משמעותי על הגז.

מניעת חימום טבעי ובעירה ספונטנית של פחם

שלושת המרכיבים של בעירה ספונטנית של פחם הם: לפחם יש נטייה לבעירה ספונטנית; קיימים תנאי אספקת חמצן רציפים; חום נוטה להצטבר. אם דליפת האוויר באזור החמצון של הפחם בפנים הייצור של מכרה הפחם אינה מספיקה כדי להסיר את החום שנוצר מחמצון הפחם, טמפרטורת הפחם עולה בהדרגה, והפחם נמצא במצב חימום טבעי. כאשר הטמפרטורה מגיעה מעל לטמפרטורה הקריטית של הפחם, החמצון והצבירה המהירה מאיצים, ויוצרים כמות גדולה של חום וגורמים לטמפרטורת הפחם לעלות במהירות. כאשר מגיעה לטמפרטורת ההצתה של הפחם, הוא מתלקח ונשרף, ונכנס למצב של בעירה ספונטנית. הזרקת קצב זרימה מסוים של חנקן לאזור החמצון של הפחם בפנים העבודה מפחיתה את תכולת החמצן באזור, שהיא גורם מפתח בהרס בעירה ספונטנית של פחם, ומפחיתה את תכולת החמצן שלו מתחת לערך הקריטי של בעירה ספונטנית של פחם, ובכך משיגה את המטרה של מניעת בעירה ספונטנית של פחם.