煤礦（礦井）熱風爐選型

煤礦（礦井）通風是礦井各生產環節中*基本的一環,在礦井建設和生產期間始終占有非常重要的地位。礦井通風的目的是供給礦井新鮮風量,保證井下有足夠清潔的空氣(含氧量>20 %),稀釋和排出井下產生的爆炸性氣體和有害氣體(沼氣、煤氣、一氧化碳等),調節井下所有的風量、溫度和濕度,改善勞動條件,提供良好的工作環境,保障井下人員身體健康和生命安全,保證礦井安全生產。《煤礦安全規程》第102 條規定:進風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,冬季氣溫很低,礦井的溫度會很低,甚至不能保證生產,因此使用熱風爐對進風風流預熱成為常用的解決方法。

1.熱風爐選型

礦井冬季防凍采暖熱風爐（gb50215-2005）成套設備包括熱風爐、鼓風機、引風機、電動機、電控設備。熱風爐是對空氣間接或直接加熱的熱源設備,加熱后輸出的熱風可直接用于干燥、保暖,其熱效率高。工作原理: 采用多頭螺旋槽片換熱技術，將燃燒與換熱設計成一體化，產品結構緊湊、布局合理，換熱強度大，升溫快，熱效率高。

 1. 1 技術參數項目和技術要求

(1) 額定供熱量 (j/h):用q表示,是指通風機在單位時間內供給排出的氣體熱量總值。

(2) 熱效率( %) :用η表示。由于在運轉過程中要產生流動損失、泄漏損失和機械損失等,指單位時間內空氣獲得熱能所在實際能量中的轉換比例, 通常要求大于70 % 。

(3) 送風量 (m3 /h) : 在單位時間內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) 出風溫度（℃）:能連續提供恒溫.恒壓、凈化的熱空氣,分低溫 30～150℃,中溫200～300℃,高溫400～600℃,出風溫度可根據需要在 30～350℃之間任意調節。

(6) 鼓風機設計風阻:根據設計熱風流量和阻力參數選擇鼓風機和引風機型號以及電機,上煤除渣電機的耗電量( kw/h )等設備。

(7) 外型尺寸( mm)外形結構緊湊,占地面積(㎡)設計合理。

(8) 其它要求:①電器控制柜設有多重安全保護,使設備安全,運行平穩。需要有電源開關、三級保護裝置、電壓表、電流表、溫度數字設定控制儀、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、鼓風及引風的按鈕。可根據需要設成自動、半自動、手動3種方式; ②廢氣排放符合環保要求; ③設計合理,節約能源,使煤電能耗降到*低極限;實現操作機械化,減輕了工人繁重的體力勞動,大大提高工作效率。

1. 2 煤礦用熱風爐安全性能檢測項目及技術要求

按 jb/t6672. 2 - 2001燃煤熱風爐試驗方法和《jb/t6672. 2 - 2001 燃氣熱風爐技術條件》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1000℃恒溫10 h冷卻后不發生氧化和變形; (2)氣密性檢驗:壓降應小5 % ; (3)換熱量檢測:應達到產品設計值; (4)熱效率檢測:應達到70 %以上; (5)噪聲檢測:應小于85db(a);(6) 超溫報警裝置檢測:按超標準溫度進行試驗,應能報警。

1. 3 產品文件審查

產品出廠檢驗規程、檢驗記錄、產品合格證、產品使用說明書。

2.選擇熱風爐的依據和方法

（1）礦井冬季防凍采暖熱風爐成套設備選型適當與否將是影響礦井安全生產的關鍵。礦山以防凍采暖為使用條件,熱風爐成套設備選型,系按熱平衡理論,根據供熱工程系統所耗熱量多少,去選擇大于或等于相應供熱量的熱風爐及其配套附屬設備。現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 ——總進風流量 , m3/h ,可取礦井設計或實際測量數據 ;

       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 ——冷熱風匯合后溫度,指從計算大氣*低溫度把冷風加熱至大于冰點溫度, 一般取 t2 = 2℃;

t1 ——使用熱風爐礦井計算*低大氣溫度,℃,一般可由《采掘通風手冊》技術資料中查得。例如黑龍江 - 32 ℃,山西- 30 ℃;

k——富裕系數是為保證可靠供熱量而增加的富裕量,根據系統絕熱及估計熱耗損可取 1. 05～1. 10　

(3)計算熱風流量,進行鼓風機匹配選擇 v = q/[ρ c( t 3 - t 1 ) ] 。式中

v ——熱風流量 ,m3/h           q ——熱風爐供熱量 ,j/h

ρ ——空氣容 ( 重) kg/ m3              c ——空氣比熱j/ kg.℃;.

t3——熱風爐出口溫度           t1 ——計算大氣*低溫度℃;

(4) 礦井防凍采暖熱風爐要想滿足井口生產使用要求,在通過防凍耗熱量計算選取大于或等于供熱系統耗熱量的熱風爐同時, 另一個制約熱風爐出力關鍵因素就是熱風爐主風機匹配選擇要適當。主風機的選用一定要使主風機流量近似供熱風流量,其誤差應< 5 % ,全壓應大于供熱風設備系統阻力總值 196.14pa根據經驗推薦取 1471.05 ～1765.26 pa為宜,如果風機無此范圍者可選稍大于此范圍的風機。

（5）鄂爾多斯礦區為高原大陸性氣候, 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℃,凍結期一般為當年11月至次年3月,**凍結度為60 mm。按環境基準溫度標準 (18± 2) ℃, 煤的熱值7000千卡（29307.6千焦）， 3個進風井 , 每個進風量 1200 m3 / min計算。經計算,選用河南省太康鍋爐廠生產的燃煤熱風爐1 臺, lrf-120 ,配套輔機 : ①鼓風機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.熱風爐安裝調試的注意事項

3. 1 安裝使用要求

(1) 熱風爐安裝選址要正確, 要采用整體布置, 減少占地面積,距離入風井口不小于 20m。并安裝在用不燃性材料構建的專用廠房內,入井管道增設防煙火安全門; 熱風流入井井巷必須用不燃性材料支護 (熱風流入口處上下50m 范圍內) ,排煙煙囪不得低于 10m 。

(2) 熱風爐體金屬材料之間采用了可膨結構,避免了由于膨脹造成的熱應力對裝置的破壞.采用合理的氣流流動方式和氣體循環, 降低了金屬材料壁溫 ,確保熱風潔凈保證了礦井通風。

(3) 產品設計合理,安全保護裝置齊全;確保質量合格和安全可靠。

(4) 熱風爐的司爐人員必須經過業務和安全培訓。

3. 2 售后服務方面

生產廠必須建立產品質保體系,向用戶提供產品合格證。熱風爐安全性能檢驗合格證（熱風爐換熱量、熱風濕度、熱效率及技術參數）產品使用說明書 (依據 gb9969 - 1998標準) ,方可在煤礦使用。依據合同對熱風爐安裝調試及操作人員的培訓。

3. 3 日常的維護

(1) 建立相關制度和熱風爐安全管理檔案,指定專人負責,確保熱風爐的安全運行和礦井冬季通風安全。

(2) 要加強對使用的熱風爐的安全管理和安全檢查工作,提高煤礦礦井冬季通風安全工作。

(3) 每年冬季熱風爐運行前必須進行全面檢修和安全檢驗。按常規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,平時應進行轉時外部檢查,注意機體各部有無漏風和劇烈震動。

(5) 機殼內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

根據國家煤礦安全監察局《關于煤礦用熱風爐有關問題的通知》煤安監司規劃函字 [2004]20號和參考黑龍江煤礦安全監察局《煤礦用熱風爐制造檢驗安全性能暫行規定(試行) 》取得國家質量技術監督總局鍋爐制造《特種設備制造許可證》的企業生產。煤礦熱風爐生產企業產品經安全檢測檢驗合格,方可出廠。

5. 結論

(1) 在運轉可靠性和經濟技術合理性的原則,從供熱量、熱效率、燃料類型、噪聲、能耗、引風機型號、出風溫度、占地面積和運行的可靠性等方面對煤礦熱風爐配套進行選型設計。