城郊煤矿降温工程的设计与应用.doc

城郊煤矿降温工程的设计与应用王武威 马彦操（河南煤化集团永煤公司城郊煤矿 河南永城 476600 ）摘要：本文结合城郊煤矿西翼采区地热实际情况和降温技术现状，提出了热-电-乙二醇低温制冷降温方案和电-乙二醇低温制冷降温方案，通过不同形式的优化集成和技术经济比较后，采取了电-乙二醇低温集中制冷降温方案对井下高温环境进行降温，此方案实施后较好的改善了工作面的作业环境，保障了矿井的安全生产。关键词：热害治理 降温技术 方案比选 集中制冷一、 概述河南煤化集团永煤公司城郊煤矿核定生产能力为5.0Mt/a，北翼采区已基本开采结束，西翼采区成为未来的主力采区为，且西翼深部采区的深度超过850m，根据2010年的开拓情况，西翼采区的工作面温度夏季高达32以上，因此治理高温热害是保证矿井连续安全生产的必要保障。二、 矿井热害治理思路目前国内外可行的降温方式有局部降温、地面集中降温、地面制冰降温、井下集中降温四大类，其主要优缺点如下：1、局部降温对局部高温地点使用可行，但对于大范围高温热害，因其投资大、排热困难、管理困难，而限制了其使用；2、地面集中降温含冷水方式和乙二醇方式，该方式是目前国内降温的主流，其主要优点是投资适当、管理方便、运行可靠、成本低。目前中平能化、淮南、新集、龙煤、山东天安等矿区多座矿井采用这种方式；3、地面制冰方式，分电制片冰方式和余热真空冰方式。从技术经济角度综合考虑，南非相关规程规定：“矿井采深超过3660m，生产水平原始岩温超过65时才采用冰冷降温”，美国ASHRAE标准规定：“当矿井开采深度超过3660m，且水和空气排热性能受限时，可考虑冰冷降温系统”。我国煤矿目前，乃至今后很长一段时间，开采水平岩温超过65的矿井数量极少，按目前开采速度和技术经济水平，我国在50年内超过3660m深的矿井将不可能存在，且具有比冰降温更有效的方法可以采用，因此从科学角度，冰降温不适合我国国情。同时国内几座矿井采用片冰降温后由于效果不佳及能耗高，扒掉重建别的降温系统，如山东龙固煤矿就是这样。4、井下集中制冷降温，主要分两种模式，一种是通过井下低温水或空气排热，另一类是通过井筒安装管路，地面安装冷却塔，通过大气排热。第一种模式主要问题是井下水质差引起设备结垢、腐蚀等问题。第二种模式主要是井下设备必须能承受高压，维护管理比较困难，其主要优点是供冷距离短，冷损小。三、 方案比选1、设计方案城郊煤矿降温的主体思路有两点：第一方案要先进、科学，系统要可靠；第二，运行成本要低，体现节能减排的国策。通过不同形式的优化集成和技术经济比较，地面集中制冷为最佳选择方案。按照服务二面八头，降温标准执行国家标准，按28考虑，即采掘工作面降温后，气温控制在该标准以下计算，城郊煤矿西翼采区降温冷负荷为3139kW，提出二种地面集中制冷方案，方案一是：热-电-乙二醇低温制冷降温方案，方案二是电-乙二醇低温制冷降温方案。两种方案均是在地面将温度为16、流量为400m3/h乙二醇的溶液制成0的19.8%的乙二醇溶液，通过在进风井井筒安装两趟DN300保温管道，进风井井底附近和西翼暗斜井下部车场附近分别安装高低压换冷器，地面制冷站与井下换热器之间形成高压乙二醇溶液循环；换热器与采掘工作面空冷器之间形成低压冷水循环，则制冷冷为：q=4003.78(16-0)1034.36/3600=6950.906951kW。两方案的不同之处主要在于高压侧冷源形式不同：1） 热-电-乙二醇低温制冷降温方案该方案为利用余热型溴化锂机组进行一级制冷，温度由16降到5，再利用电螺杆乙二醇机组进行二级制冷，温度由5降到0。溴化锂吸收式制冷机组选型：溴化锂机组制冷量：q=4003.78(16-5)1034.36/3600=4778.754779kW，则设计选用2台BYS250型一体化溴化锂吸收式冷水机组，标准工况下制冷量为2908kW。螺杆式乙二醇制冷机组选型：乙二醇机组制冷量：q=4003.78(5-0)1034.36/3600=2172.162172kW即选用2台W-JLSLGF1450型螺杆式乙二醇机组，机组单台制冷量为1364kW。 2） 电-乙二醇低温制冷降温方案该方案通过两级电制冷在地面制成0的19.8%的乙二醇溶液。螺杆式冷水机组选型：把温度从16降到7需要冷水机组，冷水机组制冷量：q=4003.78(16-7)1034.36/3600=3909.883910kW设计推选用2台W-LSLGF1850型螺杆式冷水机组，单台机组制冷量为1951kW。螺杆式乙二醇机组选型：把温度从7降到0需要乙二醇机组，乙二醇机组制冷量：q=4003.78(7-0)1034.36/3600=3041.023041kW设计选用2台W-JLSLGF1850型螺杆式乙二醇机组，单台机组制冷量为1754kW。 2、方案比选根据设备选型及表1和表2两方案比较如下：（1）技术比较：两个降温方案均采用乙二醇低温制冷，因此就可靠性而言，两方案接近，并能达到预定降温效果；（2）经济比较：从投资看，方案一比方案二多约420万元；从表1 技术比较方案特征优点缺点一主要设备为国产，制冷机安装在西风井广场内，井筒内需要安装两趟DN300的保温管,制冷机组制取的0的低温乙二醇溶液，通过井筒管道与井下高低压换冷器形成高压循环，同时在换冷器硐室建一座回水池，换冷器与工作面通过管道形成低压循环。主机为国产设备，维修及备品、备件保证充足；设备安装在地面，运行管理方便，无须防爆；降温效果好，系统运行可靠。工期短、见效快。充分利用了余热、节能降耗、可利用天然冷源实现冬季矿井降温。进风井井筒需要安装两趟DN300的保温管，安装有一定难度。需要消耗冷却水55.2t/h。二主要设备为国产，制冷机安装在西风井广场内，井筒内需要安装两趟DN300的保温管,制冷机组制取的0的低温乙二醇溶液，通过井筒管道与井下高低压换冷器形成高压循环，同时在换冷器硐室建一座回水池，换冷器与工作面通过管道形成低压循环。主机为国产设备，维修及备品、备件保证充足；设备安装在地面，运行管理方便，运行成本低。可利用天然冷源实现冬季矿井降温。管道要比方案一少。进风井井筒需要安装两趟DN300的保温管，安装有一定难度。需要消耗冷却水50t/h。表2 经济比较指 标方案一方案二服务范围2综面+8头2综面+8头降温幅度4-74-7总安装制冷量 kW85447410总电功率 kW1668.42245总有功功率 kW1334.721796系统COP kW/kW5.123.30总投资 万元68986477年运行电费 万元/a188.36253.45年运行热力费 万元/a143.40安装周期 月66运行电费看，方案一比方案二低，但方案一的热力费用较高，总体而言方案一的运行费比方案二高，因此方案二占优势；（3）实施情况：两方案全部采用国产设备，实施工期和难度基本一样。（4）运行管理，由于方案一采用的是热电两级制冷，实际上需要增加锅炉房这个环节，因此方案一运行管理复杂一些，方案二则简单。综合上述，设计推荐方案二作为城郊矿的主体降温方案。四、 实施效果城郊煤矿实施地面集中降温以来，21202工作面、西北下平巷等掘进头降温幅度均达到了设计要求，降温前工作面最高温度32以上，降温后工作面最高温度为28，降温幅度为4-7，同时工作面的湿度明显下降，工作环境得到了改善，提高了出勤率和劳动生产率；避免了高温热害对职工的侵害，减少了事故率以及高温中暑昏倒等疾病。五、 结束语通过对城郊煤矿降温技术的研究和分析，我们认为搞好矿井降温工作必须明确三点：一是矿井降温是个系统工程，设备只是其中一个环节，系统优化集成需要坚实的专业理论基础和实践经验、专业技术作支撑；二是优质设计保可靠、严格施工保吻合；三是科学管理出效果、出效益！三者的有机结合是实施矿井降温的精髓！ 【参考文献】1 刘向兵,李立国. 高等学校实施战略管理的理论探讨J. 科技信息. 2010(23) 2 祁顺生. 以价值为基础的要素与企业 J. /news/class/ .中国教育期刊学会.2001(02)3 张振川. 现代企业风险价值管理问题探讨J. 会计研究. 2004(03) 4 汤谷良,林长泉. 打造VBM框架下的价值型财务管理模式J. 会计研究. 2003(12) 5 胡笑寒,万迪昉. 战略控制方法与管理控制方法的比较及发展研究J. 广东科技. /news/class/. 2003(04) 6 何有缘,侯兰,任洪斌. 信息沟通中经理人应遵循的“531”策略J. 中国职教期刊学会. /news/class/ .2002(04) 7 德国胜. 提高变电站电力系统自动化的技术途径探讨J. 黑龙江科技信息. 2010(36) 8 刘萍. 从经济学角度分析公允价值与市场价值J. 中国科教期刊学会. 2002(12)9 王春美,闫彩英. 浅谈企业文化建设的价值取向J. 生产力研究. 2001(06) 10 袁改莲,芦震. 220kV小店变电站2号主变差动保护跳闸的事故分析J. 科技情报开发与经济. /news/class/. 2010(33)11 周雯,邢建武. 新经济时期以来美国制造业及服务业的发展J. 特区经济. 2009(01) 12 赵东安,杨春. 中国工业期刊学会关于生产性服务业对制造业升级的影响研究韩国现代化经验及对我国的启示J. 特区经济. 2009(01) 13 戴靖波. Z形接地变压器在变电站的应用J. 湘潭师范学院学报(自然科学版). /lunwen/class/?195.html.2008(01)14 侯晓音. 地区变电站自动化系统设计J. 北华大学学报(自然科学版). 2007(05) 15 顾乃华,毕斗斗,任旺兵. 生产性服务业与制造业互动发展:文献综述J. 中医药期刊学会. /qikan/class/ .200