氮气作为一种物理、化学性质稳定的物质，在电子、化学、果品保鲜、消防以及粮食贮存等工业生产及日常生活中得到越来越广泛的应用。在船舶行业，它在惰性气体防爆系统中占有重要的地位。烃与空气的混和气体的氧含量(容积)低于正常值的11%时，不管烃浓度多高都不会燃烧。。因此，向船上装有危险物品的货舱或货舱围护系统充填含氧量为5%以下的惰性气体，随即对货舱进行气体置换，使舱内或其围护系统内的气体含氧量降至8%以下即可达到防燃、防爆目的，这就是惰性气体防爆系统能使装载危险性货物的船舶防燃、防爆的基本原理。

制氮机

既然惰性气体防爆系统在相关船舶上如此重要，那么如何最经济、最可靠地制取氮气（即惰气）就成为重点，下面为几种常用制取方法的分析、比较。惰性气体制氮装置是惰性气体防爆系统的核心，按其发生惰性气体原理的不同，可以分为燃烧式、变压吸附式和中空纤维膜空分式三种类型。

燃烧式船用制氮机

主要有烟气氮气装置、独立发生器氮气装置以及两者结合千一体的多功能氮气装置三种形式。制取工艺分为两步，首先是空气转变为烟气，其次对所得到的烟气进行后处理，即经洗涤、冷却、脱硫、除尘、除湿后得到氮气。

优点：原理简单，价格最便宜。

主要缺点：氮气装置占用空间很大，安装的空间位置要求很特殊，而且对安装和维护要求更高，否则达不到最佳运行状态，甚至不能可靠运行。比如，由千烟气温度高，灰尘较重，水份和脏物沉积多，装置中的蝶阀和烟道阀很容易失灵，通常会出现咬死现象，造成整机不能工作；

氮气品质欠佳，所产氮气的品质（包括氧含量、露点、杂质含量、腐蚀性等）和装置的可靠性难以满足化学品船和液化气船的高要求；船的摆动对产氮效果影响大；

因氮气是锅炉烟气，冷却、降温、除尘使用的是海水，再则，生成的氮气中含有S02,对设备的腐蚀性很强，因而，对管道材料有特殊要求。另外，洗涤塔中的滤网容易凝结，影响降温除尘的效果；

日常维护非常繁琐，氮气风机每次工作完毕需及时用淡水冲洗，很容易导致电机和氧量分析仪的损坏，加上腐蚀和机械的原因，易出现振动。

变压吸附式船用制氮机

其原理是：一定压力的空气送入焦碳分子筛后，分子直径比氮稍小的氧以较快速度扩散至碳分子筛的微孔内，从而优先被分子筛所吸附，而氮气能自由通过分子筛颗粒而排出。

该法通常使用两个碳分子筛交替工作，因为经过一段时间后，碳分子筛的吸附能力会趋于饱和，此时就需要解吸或再生。通常是一个分子筛工作，而另一个需要解吸的分子筛再生。“变压吸附”之名即由碳分子筛在吸附过程和再生过程中的周期性压力变化而得到的。

优点：与燃烧式相比，本装置结构简单，安装要求低，控制、操作仅需1人，简单且安全，维护保养方便，运行费用大为降低，所产氮气的品质纯度可达99.9%,产氮效果不受船舶运动的影响。

缺点：

氮气回收率低，耗气大，需要的空压机功率大，造成运行成本高；

整机体积仍较大，起吊不方便，在船上安装很困难；

电磁阀动作频繁，极易出故障，只要其中一个出故障，整机将无法工作；

中空纤维膜式船用制氮机

膜空分法制氮装置的关键部件是中空纤维膜，该膜是由高分子材料复合而成的，对气体具有选择渗透性。其原理是利用空气中的氮气与氧气对同一中空纤维膜的渗透速率的不同，将氮气与氧气分离，制取氮气。满足一定压力的压缩空气经过滤和加热后，成为具有一定压力、温度的洁净空气，该空气在通过膜组件时即实现氮与氧的分离，从而制取氮气。氮气的纯度由氧量分析仪、氧控器和精密流量比例阀联合控制，氮气纯度在一定范围内可任意设定。

优点：氮气回收率高,节能效果显著;

结构简单紧凑,操作方便,

安全可靠,易于实现自动化,

维护保养方便;

除了空压机外,没有运动部件,所以运行故障少;

膜的透水性能好,可以不装冷冻式干燥机,

降低出气投资和运行费用;

产氮效果不受船舶摆动的影响。

缺点:

在需要极大的气量时,膜空分装置的投入成本会很高。

以上就是三种制氮装置在船舶上的应用。主要有燃烧式制氮机、变压吸附式制氮机、中空纤维膜式制氮机。这三种船用制氮装置在船舶运行时起到了消除船内发生火灾的可能性，并在船内保持一定的惰性氛围，从而让船保持在一定的安全范围内。

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