煤礦（礦井）熱風(fēng)爐選型
煤礦（礦井）通風(fēng)是礦井各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中*基本的一環(huán),在礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間始終占有非常重要的地位。礦井通風(fēng)的目的是供給礦井新鮮風(fēng)量,保證井下有足夠清潔的空氣(含氧量>20 %),稀釋和排出井下產(chǎn)生的爆炸性氣體和有害氣體(沼氣、煤氣、一氧化碳等),調(diào)節(jié)井下所有的風(fēng)量、溫度和濕度,改善勞動條件,提供良好的工作環(huán)境,保障井下人員身體健康和生命安全,保證礦井安全生產(chǎn)。《煤礦安全規(guī)程》第102 條規(guī)定:進風(fēng)井口以下的空氣溫度(干球溫度)必須在2℃以上.特別在一些北方寒冷地區(qū),冬季氣溫很低,礦井的溫度會很低,甚至不能保證生產(chǎn),因此使用熱風(fēng)爐對進風(fēng)風(fēng)流預(yù)熱成為常用的解決方法。
1.熱風(fēng)爐選型
礦井冬季防凍采暖熱風(fēng)爐（gb50215-2005）成套設(shè)備包括熱風(fēng)爐、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、電動機、電控設(shè)備。熱風(fēng)爐是對空氣間接或直接加熱的熱源設(shè)備,加熱后輸出的熱風(fēng)可直接用于干燥、保暖,其熱效率高。工作原理: 采用多頭螺旋槽片換熱技術(shù)，將燃燒與換熱設(shè)計成一體化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理，換熱強度大，升溫快，熱效率高。
1. 1 技術(shù)參數(shù)項目和技術(shù)要求
(1) 額定供熱量 (j/h):用q表示,是指通風(fēng)機在單位時間內(nèi)供給排出的氣體熱量總值。
(2) 熱效率( %) :用η表示。由于在運轉(zhuǎn)過程中要產(chǎn)生流動損失、泄漏損失和機械損失等,指單位時間內(nèi)空氣獲得熱能所在實際能量中的轉(zhuǎn)換比例, 通常要求大于70 % 。
(3) 送風(fēng)量 (m3 /h) : 在單位時間內(nèi)供給排出的熱氣體總量。
(4) 耗電量 ( kw/h )：耗煤量 ( kg/h )和耗氣量 ( kl/ h) : 在單位時間內(nèi)消耗的實際能量。針對煤礦的特殊場合,以確定燃料類型,可選用煤或柴/燃氣/ 燃油/煤層氣作燃料,使運行成本降至*低。
(5) 出風(fēng)溫度（℃）:能連續(xù)提供恒溫.恒壓、凈化的熱空氣,分低溫 30～150℃,中溫200～300℃,高溫400～600℃,出風(fēng)溫度可根據(jù)需要在 30～350℃之間任意調(diào)節(jié)。
(6) 鼓風(fēng)機設(shè)計風(fēng)阻:根據(jù)設(shè)計熱風(fēng)流量和阻力參數(shù)選擇鼓風(fēng)機和引風(fēng)機型號以及電機,上煤除渣電機的耗電量( kw/h )等設(shè)備。
(7) 外型尺寸( mm)外形結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積(㎡)設(shè)計合理。
(8) 其它要求:①電器控制柜設(shè)有多重安全保護,使設(shè)備安全,運行平穩(wěn)。需要有電源開關(guān)、三級保護裝置、電壓表、電流表、溫度數(shù)字設(shè)定控制儀、降壓啟動器、過熱過載保護裝置、時間繼電器、熱繼電器和控制推煤、提升、出渣、鼓風(fēng)及引風(fēng)的按鈕。可根據(jù)需要設(shè)成自動、半自動、手動3種方式; ②廢氣排放符合環(huán)保要求; ③設(shè)計合理,節(jié)約能源,使煤電能耗降到*低極限;實現(xiàn)操作機械化,減輕了工人繁重的體力勞動,大大提高工作效率。
1. 2 煤礦用熱風(fēng)爐安全性能檢測項目及技術(shù)要求
按 jb/t6672. 2 - 2001燃煤熱風(fēng)爐試驗方法和《jb/t6672. 2 - 2001 燃氣熱風(fēng)爐技術(shù)條件》中的要求進行檢驗的項目 :
(1) 材料耐熱檢驗:換熱器和燃燒室制造材料,抽樣試件應(yīng)1000℃恒溫10 h冷卻后不發(fā)生氧化和變形; (2)氣密性檢驗:壓降應(yīng)小5 % ; (3)換熱量檢測:應(yīng)達到產(chǎn)品設(shè)計值; (4)熱效率檢測:應(yīng)達到70 %以上; (5)噪聲檢測:應(yīng)小于85db(a);(6) 超溫報警裝置檢測:按超標準溫度進行試驗,應(yīng)能報警。
1. 3 產(chǎn)品文件審查
產(chǎn)品出廠檢驗規(guī)程、檢驗記錄、產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品使用說明書。
2.選擇熱風(fēng)爐的依據(jù)和方法
（1）礦井冬季防凍采暖熱風(fēng)爐成套設(shè)備選型適當與否將是影響礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。礦山以防凍采暖為使用條件,熱風(fēng)爐成套設(shè)備選型,系按熱平衡理論,根據(jù)供熱工程系統(tǒng)所耗熱量多少,去選擇大于或等于相應(yīng)供熱量的熱風(fēng)爐及其配套附屬設(shè)備。現(xiàn)將簡捷選型計算方法介紹如下 :
(2) 計算礦井井口防凍耗熱量
q = vρc( t 2 - t 1 ) k( 273 + 20) / 273 + t 1 ) 式中
q ——耗熱量 ,j/h
v ——總進風(fēng)流量 , m3/h ,可取礦井設(shè)計或?qū)嶋H測量數(shù)據(jù) ;
ρ—— 20℃時空氣容 ( 重) 通常取 1. 2 kg/ m3;
c ——空氣比熱 ,通常取 1 004.832 j/ kg.℃;.
t2 ——冷熱風(fēng)匯合后溫度,指從計算大氣*低溫度把冷風(fēng)加熱至大于冰點溫度, 一般取 t2 = 2℃;
t1 ——使用熱風(fēng)爐礦井計算*低大氣溫度,℃,一般可由《采掘通風(fēng)手冊》技術(shù)資料中查得。例如黑龍江 - 32 ℃,山西- 30 ℃;
k——富裕系數(shù)是為保證可靠供熱量而增加的富裕量,根據(jù)系統(tǒng)絕熱及估計熱耗損可取 1. 05～1. 10
(3)計算熱風(fēng)流量,進行鼓風(fēng)機匹配選擇 v = q/[ρ c( t 3 - t 1 ) ] 。式中
v ——熱風(fēng)流量 ,m3/h q ——熱風(fēng)爐供熱量 ,j/h
ρ ——空氣容 ( 重) kg/ m3 c ——空氣比熱j/ kg.℃;.
t3——熱風(fēng)爐出口溫度 t1 ——計算大氣*低溫度℃;
(4) 礦井防凍采暖熱風(fēng)爐要想滿足井口生產(chǎn)使用要求,在通過防凍耗熱量計算選取大于或等于供熱系統(tǒng)耗熱量的熱風(fēng)爐同時, 另一個制約熱風(fēng)爐出力關(guān)鍵因素就是熱風(fēng)爐主風(fēng)機匹配選擇要適當。主風(fēng)機的選用一定要使主風(fēng)機流量近似供熱風(fēng)流量,其誤差應(yīng)< 5 % ,全壓應(yīng)大于供熱風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)阻力總值 196.14pa根據(jù)經(jīng)驗推薦取 1471.05 ～1765.26 pa為宜,如果風(fēng)機無此范圍者可選稍大于此范圍的風(fēng)機。
（5）鄂爾多斯礦區(qū)為高原大陸性氣候, 氣溫變化較大,夏季炎熱, 平均氣溫30℃,**氣溫37℃,冬季寒冷,平均氣溫- 15℃,*低氣溫- 19. 8℃,凍結(jié)期一般為當年11月至次年3月,**凍結(jié)度為60 mm。按環(huán)境基準溫度標準 (18± 2) ℃, 煤的熱值7000千卡（29307.6千焦）， 3個進風(fēng)井 , 每個進風(fēng)量 1200 m3 / min計算。經(jīng)計算,選用河南省太康鍋爐廠生產(chǎn)的燃煤熱風(fēng)爐1 臺, lrf-120 ,配套輔機 : ①鼓風(fēng)機1臺,型號 y200l1-2/30 (電機30kw) ; ②燃燒機1臺,型號 TBG1OOP電機1.5kw );③電控制及儀表各 1套。
3.熱風(fēng)爐安裝調(diào)試的注意事項
3. 1 安裝使用要求
(1) 熱風(fēng)爐安裝選址要正確, 要采用整體布置, 減少占地面積,距離入風(fēng)井口不小于 20m。并安裝在用不燃性材料構(gòu)建的專用廠房內(nèi),入井管道增設(shè)防煙火安全門; 熱風(fēng)流入井井巷必須用不燃性材料支護 (熱風(fēng)流入口處上下50m 范圍內(nèi)) ,排煙煙囪不得低于 10m 。
(2) 熱風(fēng)爐體金屬材料之間采用了可膨結(jié)構(gòu),避免了由于膨脹造成的熱應(yīng)力對裝置的破壞.采用合理的氣流流動方式和氣體循環(huán), 降低了金屬材料壁溫 ,確保熱風(fēng)潔凈保證了礦井通風(fēng)。
(3) 產(chǎn)品設(shè)計合理,安全保護裝置齊全;確保質(zhì)量合格和安全可靠。
(4) 熱風(fēng)爐的司爐人員必須經(jīng)過業(yè)務(wù)和安全培訓(xùn)。
3. 2 售后服務(wù)方面
生產(chǎn)廠必須建立產(chǎn)品質(zhì)保體系,向用戶提供產(chǎn)品合格證。熱風(fēng)爐安全性能檢驗合格證（熱風(fēng)爐換熱量、熱風(fēng)濕度、熱效率及技術(shù)參數(shù)）產(chǎn)品使用說明書 (依據(jù) gb9969 - 1998標準) ,方可在煤礦使用。依據(jù)合同對熱風(fēng)爐安裝調(diào)試及操作人員的培訓(xùn)。
3. 3 日常的維護
(1) 建立相關(guān)制度和熱風(fēng)爐安全管理檔案,指定專人負責(zé),確保熱風(fēng)爐的安全運行和礦井冬季通風(fēng)安全。
(2) 要加強對使用的熱風(fēng)爐的安全管理和安全檢查工作,提高煤礦礦井冬季通風(fēng)安全工作。
(3) 每年冬季熱風(fēng)爐運行前必須進行全面檢修和安全檢驗。按常規(guī)每半年進行一次吹灰除塵處理 ,以保證其換熱效率,延長使用壽命。
(4) 除定期除塵、檢查與維護外,平時應(yīng)進行轉(zhuǎn)時外部檢查,注意機體各部有無漏風(fēng)和劇烈震動。
(5) 機殼內(nèi)部及工作站上的塵土在每周前清掃一次,以防銹蝕。
4. 選型依據(jù)
根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局《關(guān)于煤礦用熱風(fēng)爐有關(guān)問題的通知》煤安監(jiān)司規(guī)劃函字 [2004]20號和參考黑龍江煤礦安全監(jiān)察局《煤礦用熱風(fēng)爐制造檢驗安全性能暫行規(guī)定(試行) 》取得國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督總局鍋爐制造《特種設(shè)備制造許可證》的企業(yè)生產(chǎn)。煤礦熱風(fēng)爐生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品經(jīng)安全檢測檢驗合格,方可出廠。
5. 結(jié)論
(1) 在運轉(zhuǎn)可靠性和經(jīng)濟技術(shù)合理性的原則,從供熱量、熱效率、燃料類型、噪聲、能耗、引風(fēng)機型號、出風(fēng)溫度、占地面積和運行的可靠性等方面對煤礦熱風(fēng)爐配套進行選型設(shè)計。
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