节能换热器
换热器制造
新闻动态
矿井建设期间的高温热害防治新技术点击：1817 日期：[ 2014-04-26 21:39:51 ] |
| 矿井建设期间的高温热害防治新技术 齐吉龙,张全亮,王念强,逯心杰,刘华玲 (兖矿新陆建设发展有限公司,山东邹城273500) 摘 要：介绍了矿井建设期间采用一种新型的热害防治技术,有效地遏制了矿井高温危害,并成功地应用于矿井的高温治理之中。 关键词：矿井;建设期间;井下降温;热害防治 中图分类号：TD727+.2 文献标识码：C 文章编号：1008-4495(2009)01-0042-03 1 工程概述 山东某矿井煤层埋藏深、地温高,主采3(3上)煤层初期开采部分埋藏在900 m以下,年恒温带为50~55 m,温度为18.2℃,平均地温梯度2.20℃/hm,非煤系地层平均地温梯度1.85℃/hm,煤系地层平均地温梯度2.76℃/hm。初期采区大部分块段原岩地温为37~45℃,涌水量大。在矿井建设期间已出现高温热害,夏季工作面温度超过35℃,严重影响施工人员的身体健康和施工安全,形成井下生产安全隐患,因此决定在建井期间进行人工降温。 该阶段矿井降温具有以下特点:①掘进巷道断面大、岩体揭露时间短,巷道围岩温度高、降温负荷大[1];②由于高静水压力及掘进巷道空间有限,矿井降温空气处理设备一般设在地面,然后经通风机送至掘进工作面,沿途冷损失大,增加了设备负荷;③深井空气自压缩温升大,进一步增加设备冷负荷;④由于矿井建设期间的冷负荷较相同条件下永久降温系统冷负荷大,处理温差、焓差大,必然要将地面空气处理到更低的温度才能满足工作面降温要求,从而要求冷水机组的出水温度更低,给制冷设备的选择带来了难度;⑤空气处理焓差、温差大,对现有空气处理设备的处理能力提出挑战,增加矿井降温系统设计难度;⑥矿井建设期一般较短,投入的降温设备使用时间短,利用率低。 2 矿井降温技术简介 目前国内外矿井降温多为生产期间的降温,按照制冷设备布置方式不同,可分为地面集中式、井下集中式、地面井下联合布置式、井下移动式;按照冷量输送的介质不同,可分为风冷式、水冷式、冰冷式。 矿井建设期间的降温,目前在我国只有新汶矿业集团的龙固矿井使用过,采用的是冰冷式,即在地面制冰花,空气通过冰花降温后送入井下,并配合在工作面直接撒碎冰进行降温。 该矿井井筒冲积层采用冻结法施工,为适应建井工期、节省投资,充分利用现有井筒冻结制冷技术和设备,并进行创新性改造和风冷式工艺的拓展利用,成功解决了矿井建设期间高温危害问题。 3 降温工艺流程 采用氨系统地面集中式冷风制备压入式送风降温工艺。工艺流程:地面集中式氨制冷站—井口喷水风室冷风制备—井下通风工作面降温。即由地面氨制冷站产出6℃冷水,用井口附近的喷水室制造8℃冷风,最后利用轴流式风机通过风筒压入式送风至井下工作面实现降温。系统工作原理如图1所示,制冷设备选型计算参照文献[2]。 4 新技术应用 4.1 采用高效板式换热器作为蒸发器 采用板式换热器(板换)代替原冻结制冷系统用的盘管式蒸发器,板式换热器具有以下优点: 1)换热效率高。普通盘管式蒸发器内部制冷剂蒸发温度(氨)与外部冷媒水换热温差一般在5~7℃,而板式换热器换热温差均小于等于3℃,换热效率较高。 2)结构紧凑、体积小,运输(氨液分离器与板式换热器可拆开)、安装便利,占地面积少。 3)制冷剂充罐量少,盐水及氯化钙用量少,保温材料省,基础及大型临时设施投入少; 1台AFBZ1600氨分板式换热器与3台LZ-240蒸发器等效,但占地面积减少57 m2,运行质量减少76 t,保温材料减少80%,氨用量减少60%,氯化钙用量减少85%。 4)由于采用了特殊的镍钎焊板方式,焊缝耐低温,安全性好。 板式换热器的缺点:由于板片之间的间隙只有3~5 mm,在工程施工中冷媒水若过滤不干净易发生堵塞。 4.2 采用超高分子聚乙烯管作为冷媒水干管 1)管路洁净,耐腐蚀,不易结垢。 2)管路阻力小,原设计安装的两路回水干管,在运行中只开启一路并不影响冷水泵的吸水和水泵的正常工作。 3)管材导热系数小,加上保温效果好,管路的冷量几乎无损耗:干管从机房的去路温度至风室的喷水温度之间几乎无温差,风室的回水温度与板式换热器的进水温度几乎相等。 4.3 采用喷水风室对空气降温 1)采用专利技术———喷水风室对空气进行降温,喷水系数越大,对风流降温效果越明显[3-4]。 2)独特的挡水板减少空气中的水汽,保证冷却空气经过挡水板后,无水雾出现;而且随风机抽风量的增大,挡水板的效果更好。 4.4 井下干燥空气喷水蒸发降温 为减少因压缩温升而导致的风温升高,在井下风筒出口前设置加湿器作为地面风室降温系统的补充措施。加湿器位置选择在距风筒出口前20 m左右,以保证水分充分蒸发降温。 5 制冷、降温效果 5.1 制冷系统整体运行效果 2006年5月2日制冷降温系统正式开机运行,整个制冷系统运转平稳,采用的板式换热器、输送冷媒循环水的高分子聚乙烯干管、风室喷水系统运转情况均达到甚至优于设计要求,无异常现象发生。从图2可以看出风室进风温度受环境温度影响,每日温度有较大幅度的波动;进风被风室处理后,冷风温度稳定,保持6~8℃(设计为8℃),冷风温度几乎不受环境温度影响。 从图3可以看出供水温度与冷风温度两者温差小,均低于1℃,说明喷水风室降温效率高(优于原设计2℃的温差)。 系统在8月15日之后逐渐保持降负荷、升温运行,在满足井下工作面工作环境舒适的情况下,为提高系统运行的经济性,减少了压缩机的开机量。 5.2 井下降温效果 5.2.1 井筒掘进施工 立井掘进时井下的降温情况见表1。 由表1可知,风井降温效果明显,优于设计要求(设计28℃)。主井效果稍逊,分析原因:①冷风出口距工作面较远,对工作面降温影响较小;②立井井壁涌水造成冷风的冷量过多损耗;③风机单级工作,使风量比设计值少了近一半。 5.2.2 平巷工作面施工 平巷掘进时井下的降温情况见表2。从表2可知,2#,3#风室所在的主井,因为工作面淋水很少,无论是出风口还是井下工作面,其温度均较低,不超过27℃;同时相对湿度较低,工作面较干燥,工作环境舒适,井下降温效果最佳。1#风室所在的副井,其工作面有一定的淋水,但水温相对较低,因此淋水对工作面影响不大,工作面温度较低,约26℃。4#风室所在的风井,其工作面淋水量大、水温高达45℃,致使其风筒出风温度只有24℃左右,但工作面温度较高;工作面仍能达到28℃以内的要求,系统运行实现了降温目标。 从井下降温效果可见,降温情况总体上均优于原设计28℃。同时应该注意到,各工作面送风量达不到设计送风量的一半,由此可见,超过一半的冷风都在帆布风筒送风过程中损耗了。若采取措施减少漏风,井下降温效果会更好,更节能。 目前该矿井建设期间实施的井下降温工程,有效地遏制了矿井高温热害。为井下施工创造了相对适宜的温度、湿度环境[5],充分体现了“以人为本”原则,降低了工人劳动强度,提高了劳动生产效率;并且消除了热害带来的安全隐患,确保了矿井建设有条不紊地进行,未造成窝工、停工事故;为矿井早投产、快投产赢得了工期,并带来巨大的经济效益。 6 结语 “氨系统地面集中式冷风制备压入式送风工艺”,在建井期间的应用可有效地确保工作面温度控制在28℃以内,并大大降低相对湿度。而且该工艺应用于建井期间,相对于目前国内外现有的井下降温技术更具可行性,经济性好。尤其是应用于矿建时期在全国尚属首创,弥补了我国井下降温行业在该领域的空白,该技术已经在全国高温矿井建设中逐步得到推广。 参考文献: [1]肖知国,冉松河,袁东升.梁北煤矿高温成因分析与降温对策[J].矿业安全与环保,2007,34(4):37-39. [2]沈季良,崔云龙,王介峰.建井工程手册第四卷[M].北京:煤炭工业出版社,1986. [3]赵荣义,范存养,薛殿华.空气调节[M].3版.北京:中国建筑出版社,1994. [4]黄翔,朱昆莉,周阳.近年来空调喷水室喷嘴的理论与试验研究[J].建筑热能通风空调,2001(4):1-4. [5]题正义,穆丹,赵杰.矿井高温气候评价[J].煤矿安全,2007(3):22-23.(责任编辑:卫 蓉) |
| 上一篇：低温甲醇洗原始开车过程中的问题及处理 | 下一篇：呼和浩特石化公司常减压装置常顶换热器失效分析 |