无风机式矿井井筒防冻设计

1、无风机式矿井井筒防冻设计匸占；一丄芦-I廿字数： 3228来源：城市建设理论研究2013年5期 字体：大 中 小 打印当页正文摘要：结合河南省神火煤电股份有限责任公司新庄矿井北进风井井口房及空 气加热室设备安装工程设计实例，介绍了一种无风机式矿井井筒保温防冻技术地 工艺流程及各设计环节，提出了设计过程中需要注意地相关问题，并给出了具体解 决措施，最后谈到了工程设计体会关键词：矿井；井筒防冻；无风机式；工程设计Abstract: comb ining Henan Shen huo Coal & Electricity Co., Ltd. Xin zhua ng mine north ai

2、r shaft wellhead housing and air heating room equipment installation engin eeri ng desig n examples, in troduces a process of an tifreez ing in sulati on tech no logy wind mach ine type shaft and the desig n process, puts forward the desig n related problems needing attention in the process, and giv

3、es a concrete solution measures, fin ally talked about engin eeri ng desig n experie nee.Keywords: mine; equipme nt; no fan type; engin eeri ng desig n中图分类号：TD214文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)1引言<<煤炭工业矿井设计规范>> 规定:采暖室外计算温度 等于或低于-4C地区地进风立井、等于或低于-5C地区地进风斜井和等于或低于 -6C地区地进风平峒,当有淋帮水、排水管和排水沟时，应设置空气

4、加热设 备2技术简介<<煤炭工业供热通风与空气调节设计规范>> 规定：对于抽出式通风矿井，当进风采用冷热风在井口房混合时，宜采用无风机方式无风机式矿井井筒防冻即指在矿井进风井地井口房两侧增设若干间加热小 室，并保障井口房极大可能地密闭，使室外部分冷空气先从百叶窗进入加热小室， 再通过小室内侧墙壁上安装地加热器，部分冷空气经过加热后随着进风井地负压 进入井口房，空气加热器出风温度约为25C30C ,冷风与热风按一定设计风量 配比在井口房内混合至2C，最终利用井筒主扇负压吸入井下.由此可见，此技术此兼顾井筒防冻及井口房地采暖，极大改善了工人工作环 境，且整个过程不需要在井口

5、房额外增风机，从而减少了投资成本，降低了设备噪 音.3工程概况新庄矿井北进风井本矿井为立井，采用井架提升方式.副井为负压进风，进风 量：145m3/s室外计算温度(极端最低温度平均值)：-12.1C .井筒防冻热负荷为： 3000kW,热媒为0.4MPa饱和蒸汽.选择SRZ17x10Z空气加热器共30台.每台散热 面积：61.54m2通风净截面积：1.085m2为确保总进风量地约38%地空气通过空 气加热器进入井口房，要求井口房两端大门采用组合式侧送风空气幕及简易密闭 措施，以阻挡大量冷空气进入.采用疏水自动加压器将凝结水通过室外凝结水管道 接至锅炉房软化水箱.疏水自动加压器型号为SZP-2共

6、6组每组额定水量：2m3/h, 加压室与控制室工作压力：0.4MPa加压耗汽：约4kg/m3水.管道最高点设放气 阀,放气管均接至室外 ,最低点设放水丝堵或放水阀 .空气加热器采用并联连接异 程式系统 .该项目平面布置如图 1：图 1 无风机式井筒防冻平面布置图4无风机式井筒防冻各设计环节4.1确定室外空气计算温度 <<煤炭工业供热通风与空气调节设计规范 >>(GB/T50466-2008)6.0.2 规定: 立井与斜井应取历年极端最低温度地平均值 , 对于平峒取历年极端最低温度平 均值与采暖室外计算温度二者地平均值本进风井为立井 ,毗邻安徽亳州地区 ,查阅暖通空调气象

7、资料集 ,故最终确 定室外计算温度为-12TC .4.2计算井筒防冻耗热量本井筒为立井 ,冷热风在井口房混合 ,且为吸入式热风 ,热风计算温度选 25C, 入井风量按照2C时地风量计算,富余系数取1.1,入井风混合温度取2C ,空气地热 容与比热容取2C时地值.井筒防冻入井风地耗热量按下式计算：Q=3.6aG.r.cp(2-tw)(1)式中 Q入井风耗热量 ,Kw；a富裕系数；G-入井风量,m3/s； 般根据矿井瓦斯等级及日产煤量由通风安全专业确 定r空气容重 ,kg/m3；cp-空气比热容,W/kg. C；tw空气加热前地室外计算温度 ,C.根据公式 1,井筒防冻耗热量计算详见表 1表 1

8、井筒防冻耗热量计算表4.3选定空气加热器地散热面积由上表,计算出了该副立井防冻耗热量 ,可进一步计算出空气加热器地散热面 积,但还应同时兼顾散热器翅片地松动和被污染及空气加热器地型式等多种因素,考虑空气加热器散热面积地富裕系数 .<<煤炭工业供热通风与空气调节设计规范 >>(GB/T50466-2008)13.8.6 规定: 空气加热器散热面积地富裕系数 ,应满足：1.绕片式加热器可取 1.151.25；2.串片 式加热器可取1.251.35、空气加热器地选择主要设计过程是：初选加热器型号-求加热器地传热系数 f计算加热面积及台数检查安全系数计算空气侧压力损失.本设计过

9、程详细 算例见后附参考文献8第457458页,最终本工程选取选择SRZ17x10Z空气加热 器共30台.单台散热面积：61.54m2通风净截面积：1.085m2.4.4 进风百叶窗地选型进风百叶窗在选型上主要是控制流速 , 使阻力和噪音都不至于过大 , 同时在 安装高度地确定上 ,须考虑地面对吸入空气地污染以及防止雨季雨水地人浸,设计时所选地百叶窗面积必须是有效通风面积 .本设计最终选型尺寸为 3000mmX1800mm, 面风速控制在 2m/s 以内,百叶窗窗底安装高度为 1.2m.4.5 空气加热器地布置如图2所示，本设计采用2台SRZ17X10Z空气加热器水平并联布置,最大限 度地利用了

10、井口房每跨地可用空间 .墙上地框架由土建预埋 ,各构件连接均采用焊 接,图中螺栓位置为示意 ,其正确位置应与空气加热器校对后再进行配钻 .考虑热 空气流向并保证加热防冻效果 ,空气加热器均采用低位安装形式 .图2 空气加热器支架制作图4.5 井筒防冻地监控由于室外温度每变化C,井筒防冻负荷将产生7%地变化，而在冬季至少有 60%地时间室外空气温度高于设计值-12.1 C .为节约能源，在井筒防冻供热管道上 设置控制阀 ,以便根据环境温度进行流量调节 ,以达到用最小地能耗 ,实现最佳地 井筒防冻效果 .5 需注意地问题及采取地措施无风机式井筒防冻关键是防止热风外逸 ,该技术设计关键就是在根据室外

11、最 低温度平均值、加热后温度及混合温度三者得出设计风量分配关系 ,在此条件下 , 对通过门、百叶窗、空气加热器等进风严格进行阻力平衡计算 .设计地冷、热风 流必须满足阻力平衡计算要求 ,只有这样才能使流经空气加热器地风量达到设计 分配风量 , 否则不能将井筒防冻需要地设计热量带入井筒 ,发成冻井现象 ,甚至会 造成矿井井筒设备损坏及人员伤亡地重大事故,严重影响矿井安全生产 .针对这些问题 ,该技术采取地有效措施有：5.1 井口房应密闭 ,经常打开地大门应及时自动关闭 .5.2减少通过空气加热器地重量流速 ,减少风流阻力 ,使得空气加热系统地风 流阻力不宜大于 50Pa.5.3 空气加热器上方地

12、隔断墙应设调节风阀 .根据室外气温设调节加热风量也很重要 ,而且由空气加热器上面进入地冷风 ,防止热风上浮效果很好 .6 设计体会6.1 为确保防冻效果 ,避免热风飘逸现象 ,需对相关风流进行详细、严格、准 确地阻力平衡设计 .6.2 整个通风系统流程设计方案地确定牵涉到采矿通风、机制、机电、矿井 四大件 ,土建、总平等多个外专业工种 , 因此设计中不仅要熟悉本专业地工艺 , 同 时对其他工种工艺也要有所了解 .这就要求工程设计人员要有钻研和好学地精神 .6.3 各工种间需要多次、反复、交叉地工程设计委托 ,要求各个专业之间要 不断协调、沟通 ,既要强调分工又要加强合作 .只有在各工艺工种密切

13、配合地基础 上 ,才能做出正确合理地设计 .本工程各专业间委托达数十次 ,就涉及到暖通专业 地有：采矿通风安全专业将井筒所需进风量委托给暖通专业进行井筒防冻热负 荷计算；机制专业将井口房布局委托给暖通及土建专业进行综合统筹空气加热 室布置；暖通依据防冻耗热量计算布置好空气加热室后委托给机制及土建机制校核好各功能房间满足工艺尺寸后托给土建及暖通； 暖通将所需布置地房 间预留洞口及相关预埋件委托土建 ,并将大门空气幕及值班室空调等电负荷参数 委托机电做动力配电；各专业都定好方案后，暖通接受土建最终布置图委托，暖 通出施工图 .6.4 工程中地预埋件数量较多 ,且在定位要求上相对较严 , 在设计中要

14、进行仔 细地布置和认真地核对 .设计中所有参数及计算公式要缜密校核反复推敲 ,数据地 选取要有依据 .要求工程设计人员有严谨地科学态度和实事求是地工程作风 .7 结束语 本工程竣工后运行多年 ,业主反映极佳 ,根本上解决了新庄煤矿冬季井筒防冻地基本要求 .本设计于 2012 年度被煤炭工业合肥设计研究院评为 “优秀工程设计综上,无风机式矿井井筒防冻设计技术主要优势有：7.1 不需要新增风机、控制柜等机电设备 ,从而大大节约了项目能耗 ,降低了 工程初始投资及运营成本 .7.2 避免了风机噪声地干扰 ,无需采取减噪消音隔振措施 ,环保 .7.3 维护管理方便 ,安全可靠 .7.4 巧妙解决了井口

15、房地采暖问题 , 极大改善了井口房工人地工作环境 . 故本技术非常适合于我国广大矿区地井筒防冻保温现状,在当前经济条件下造价相对低廉、绿色 , 广大设计人员应该将此技术进一步加强推广普及与应用 .参考文献1 采暖通风与空气调节设计规范 S .GB50019-2003.2 煤炭工业矿井设计规范 S .GB50215-2005.3 煤炭工业供热与空气调节设计规范 S.GB/T50466-2008.4 郑万兵.煤矿井筒防冻地无风机方式及耗热量计算J.工业安全与环保5 臧思茂.寒冷地区矿井冬季井下通风供暖系统设计J.煤炭工 程,2011.06.20.6 吴亚非.对无风机方式井筒防冻存在问题地思考.煤炭工程 7 高虹宇,宋进国 ,煤矿井筒防冻方式地比较 . 煤炭工程 ,2004.4.20.8 实用供热空调设计手册