煤矿（矿井）热风炉选型

煤矿（矿井）通风是矿井各生产环节中*基本的一环,在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。矿井通风的目的是供给矿井新鲜风量,保证井下有足够清洁的空气(含氧量>20 %),稀释和排出井下产生的爆炸性气体和有害气体(沼气、煤气、一氧化碳等),调节井下所有的风量、温度和湿度,改善劳动条件,提供良好的工作环境,保障井下人员身体健康和生命安全,保证矿井安全生产。《煤矿安全规程》第102 条规定:进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在2℃以上.特别在一些北方寒冷地区,冬季气温很低,矿井的温度会很低,甚至不能保证生产,因此使用热风炉对进风风流预热成为常用的解决方法。

1.热风炉选型

矿井冬季防冻采暖热风炉（gb50215-2005）成套设备包括热风炉、鼓风机、引风机、电动机、电控设备。热风炉是对空气间接或直接加热的热源设备,加热后输出的热风可直接用于干燥、保暖,其热效率高。工作原理: 采用多头螺旋槽片换热技术，将燃烧与换热设计成一体化，产品结构紧凑、布局合理，换热强度大，升温快，热效率高。

 1. 1 技术参数项目和技术要求

(1) 额定供热量 (j/h):用q表示,是指通风机在单位时间内供给排出的气体热量总值。

(2) 热效率( %) :用η表示。由于在运转过程中要产生流动损失、泄漏损失和机械损失等,指单位时间内空气获得热能所在实际能量中的转换比例, 通常要求大于70 % 。

(3) 送风量 (m3 /h) : 在单位时间内供给排出的热气体总量。

(4) 耗电量 ( kw/h )：耗煤量 ( kg/h )和耗气量 ( kl/ h) : 在单位时间内消耗的实际能量。针对煤矿的特殊场合,以确定燃料类型,可选用煤或柴/燃气/ 燃油/煤层气作燃料,使运行成本降至*低。

(5) 出风温度（℃）:能连续提供恒温.恒压、净化的热空气,分低温 30～150℃,中温200～300℃,高温400～600℃,出风温度可根据需要在 30～350℃之间任意调节。

(6) 鼓风机设计风阻:根据设计热风流量和阻力参数选择鼓风机和引风机型号以及电机,上煤除渣电机的耗电量( kw/h )等设备。

(7) 外型尺寸( mm)外形结构紧凑,占地面积(㎡)设计合理。

(8) 其它要求:①电器控制柜设有多重安全保护,使设备安全,运行平稳。需要有电源开关、三级保护装置、电压表、电流表、温度数字设定控制仪、降压启动器、过热过载保护装置、时间继电器、热继电器和控制推煤、提升、出渣、鼓风及引风的按钮。可根据需要设成自动、半自动、手动3种方式; ②废气排放符合环保要求; ③设计合理,节约能源,使煤电能耗降到*低极限;实现操作机械化,减轻了工人繁重的体力劳动,大大提高工作效率。

1. 2 煤矿用热风炉安全性能检测项目及技术要求

按 jb/t6672. 2 - 2001燃煤热风炉试验方法和《jb/t6672. 2 - 2001 燃气热风炉技术条件》中的要求进行检验的项目 :

(1) 材料耐热检验:换热器和燃烧室制造材料,抽样试件应1000℃恒温10 h冷却后不发生氧化和变形; (2)气密性检验:压降应小5 % ; (3)换热量检测:应达到产品设计值; (4)热效率检测:应达到70 %以上; (5)噪声检测:应小于85db(a);(6) 超温报警装置检测:按超标准温度进行试验,应能报警。

1. 3 产品文件审查

产品出厂检验规程、检验记录、产品合格证、产品使用说明书。

2.选择热风炉的依据和方法

（1）矿井冬季防冻采暖热风炉成套设备选型适当与否将是影响矿井安全生产的关键。矿山以防冻采暖为使用条件,热风炉成套设备选型,系按热平衡理论,根据供热工程系统所耗热量多少,去选择大于或等于相应供热量的热风炉及其配套附属设备。现将简捷选型计算方法介绍如下 :

(2) 计算矿井井口防冻耗热量

 q = vρc( t 2 - t 1 )  k( 273 + 20) / 273 + t 1 ) 式中

q ——耗热量 ,j/h

v ——总进风流量 , m3/h ,可取矿井设计或实际测量数据 ;

       ρ—— 20℃时空气容 ( 重) 通常取 1. 2 kg/ m3;

c ——空气比热 ,通常取 1 004.832 j/ kg.℃;.

t2 ——冷热风汇合后温度,指从计算大气*低温度把冷风加热至大于冰点温度, 一般取 t2 = 2℃;

t1 ——使用热风炉矿井计算*低大气温度,℃,一般可由《采掘通风手册》技术资料中查得。例如黑龙江 - 32 ℃,山西- 30 ℃;

k——富裕系数是为保证可靠供热量而增加的富裕量,根据系统绝热及估计热耗损可取 1. 05～1. 10　

(3)计算热风流量,进行鼓风机匹配选择 v = q/[ρ c( t 3 - t 1 ) ] 。式中

v ——热风流量 ,m3/h           q ——热风炉供热量 ,j/h

ρ ——空气容 ( 重) kg/ m3              c ——空气比热j/ kg.℃;.

t3——热风炉出口温度           t1 ——计算大气*低温度℃;

(4) 矿井防冻采暖热风炉要想满足井口生产使用要求,在通过防冻耗热量计算选取大于或等于供热系统耗热量的热风炉同时, 另一个制约热风炉出力关键因素就是热风炉主风机匹配选择要适当。主风机的选用一定要使主风机流量近似供热风流量,其误差应< 5 % ,全压应大于供热风设备系统阻力总值 196.14pa根据经验推荐取 1471.05 ～1765.26 pa为宜,如果风机无此范围者可选稍大于此范围的风机。

（5）鄂尔多斯矿区为高原大陆性气候, 气温变化较大,夏季炎热, 平均气温30℃,**气温37℃,冬季寒冷,平均气温- 15℃,*低气温- 19. 8℃,冻结期一般为当年11月至次年3月,**冻结度为60 mm。按环境基准温度标准 (18± 2) ℃, 煤的热值7000千卡（29307.6千焦）， 3个进风井 , 每个进风量 1200 m3 / min计算。经计算,选用河南省太康锅炉厂生产的燃煤热风炉1 台, lrf-120 ,配套辅机 : ①鼓风机1台,型号 y200l1-2/30 (电机30kw) ; ②燃烧机1台,型号 TBG1OOP电机1.5kw );③电控制及仪表各 1套。

3.热风炉安装调试的注意事项

3. 1 安装使用要求

(1) 热风炉安装选址要正确, 要采用整体布置, 减少占地面积,距离入风井口不小于 20m。并安装在用不燃性材料构建的专用厂房内,入井管道增设防烟火安全门; 热风流入井井巷必须用不燃性材料支护 (热风流入口处上下50m 范围内) ,排烟烟囱不得低于 10m 。

(2) 热风炉体金属材料之间采用了可膨结构,避免了由于膨胀造成的热应力对装置的破坏.采用合理的气流流动方式和气体循环, 降低了金属材料壁温 ,确保热风洁净保证了矿井通风。

(3) 产品设计合理,安全保护装置齐全;确保质量合格和安全可靠。

(4) 热风炉的司炉人员必须经过业务和安全培训。

3. 2 售后服务方面

生产厂必须建立产品质保体系,向用户提供产品合格证。热风炉安全性能检验合格证（热风炉换热量、热风湿度、热效率及技术参数）产品使用说明书 (依据 gb9969 - 1998标准) ,方可在煤矿使用。依据合同对热风炉安装调试及操作人员的培训。

3. 3 日常的维护

(1) 建立相关制度和热风炉安全管理档案,指定专人负责,确保热风炉的安全运行和矿井冬季通风安全。

(2) 要加强对使用的热风炉的安全管理和安全检查工作,提高煤矿矿井冬季通风安全工作。

(3) 每年冬季热风炉运行前必须进行全面检修和安全检验。按常规每半年进行一次吹灰除尘处理 ,以保证其换热效率,延长使用寿命。

(4) 除定期除尘、检查与维护外,平时应进行转时外部检查,注意机体各部有无漏风和剧烈震动。

(5) 机壳内部及工作站上的尘土在每周前清扫一次,以防锈蚀。

4.　选型依据

根据国家煤矿安全监察局《关于煤矿用热风炉有关问题的通知》煤安监司规划函字 [2004]20号和参考黑龙江煤矿安全监察局《煤矿用热风炉制造检验安全性能暂行规定(试行) 》取得国家质量技术监督总局锅炉制造《特种设备制造许可证》的企业生产。煤矿热风炉生产企业产品经安全检测检验合格,方可出厂。

5. 结论

(1) 在运转可靠性和经济技术合理性的原则,从供热量、热效率、燃料类型、噪声、能耗、引风机型号、出风温度、占地面积和运行的可靠性等方面对煤矿热风炉配套进行选型设计。