礦井進風井冬季防凍供暖安全管理

劉文林

河北中煤四處礦山工程有限公司 河北 邢臺 054000

1 工程概況

塔什店礦井由新疆邢美礦業(yè)有限公司開發(fā)建設，井田面積19.62平方公里，地質儲量1.86億噸，可采儲量10080萬噸，服務年限60年。采用主立井、副立井、立風井開拓方式。井巷總工程量11983米，地面建設生產(chǎn)系統(tǒng)、辦公設施等。

礦井于2013年1月開工建設，至2020年10月，塔什店礦主立井、副立井已施工到+500m水平，主井副井已進行短路貫通，井下形成了臨時變電所、臨時水泵房等工程，在主井井口地面安裝建井風機，副立井進風，主立井回風，形成臨時通風系統(tǒng)。

2 實施背景

2020年是塔什店礦進入二期平巷工程施工的第一年，主立井、副立井短路貫通后，建井風機10月中旬投入使用，副立井進風量最大達2600m3/min，進入冬季施工后，通過增加主井漏風量等措施，調整副井進風量到2100m3/min。由于主副井通風距離短、進風量大，井口設施都是臨時的，井架無法進行封閉，加熱效果得不到保證。井筒內有一定的淋水，電纜、壓風、供水、排水管路都在井筒內懸吊，溫度過低極易結冰，必須解決進風溫度問題，否則無法保證安全施工。

為了保證井筒內設施不結冰、井下設備的正常運轉，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，需要對井筒進風流預熱，冷熱風入井混合后使井內溫度上升至大于2℃。傳統(tǒng)做法是在主井井口、副井井口處各設空氣加熱室一座，經(jīng)風機將空氣加熱室的熱風輸送到井下。

3 管理實施方案

3.1 通過考察，選用遠紅外線熱風爐為副立井井筒供熱風?？紤]煤礦工作環(huán)境，風機采用防爆軸流風機；電機具有噪音低、能耗低、防爆性能可靠等特點。采用軟啟動控制方式，減少對電網(wǎng)的沖擊。熱風爐能使空氣加熱到最高650℃，殼體溫度只有50℃左右。熱效率高:可達90%以上。升溫和降溫速率快，調節(jié)快而穩(wěn)定。不會出現(xiàn)所控空氣溫度超前和滯后現(xiàn)象而使溫度控制漂移不定，很適合自動控制。在不違反使用規(guī)程時，經(jīng)久耐用，使用壽命長達十年?？諝鉂崈?，環(huán)保效果好，無公害，體積小。自動化程度高，風溫可在額定范圍內任意調節(jié)。

3.2 井筒防凍設計參數(shù) 通風系統(tǒng)由副立井進風，主立井回風，井筒防凍設計參數(shù):⑴、副立井井筒進風量2100m3/min；⑵、室外冷風進風溫度(最低)―25；⑶、入井空氣溫度2℃；⑷、空氣密度1.284Kg/m3；⑸、空氣比熱1.01Kj/kg℃；⑹、耗熱量計算系數(shù)1.10；⑺、熱風溫度25℃。

3.3 設備選型計算 根據(jù)上述防凍供暖設計參數(shù)，進行計算。

副井熱負荷計算(―25℃):

副立井進風量2100m3/min×60min＝126000m3/h

空氣質量流量M＝126000×1.284＝161784kg/h

總熱量Q＝1.01×161784×(25.0+2)＝4411849.7kj/h

總負荷N＝(4411849.7÷3595)×1.1≈1350KW

副立井井筒供暖擬采用熱風爐加熱方式，熱風與冷風在井筒內混合。選用3臺YHWRF―450型全自動臥式遠紅外線加熱熱風爐即可滿足需要(技術參數(shù):額定熱功率Q＝450KW，U＝380V，熱風出口溫度t＝50―120℃，熱效率98%，熱風出口流量9464m3/h)。

3.4 礦井供電情況 目前礦井低壓380V雙回路供電容量為2×630KVA，采用分列運行方式(一用一熱備)，現(xiàn)礦井實際用電量已達到200KW(包括救護隊樓120KW電磁鍋爐)，副井變電站380V變壓器一臺容量315KVA、一臺容量200KVA；主井變電站380V變電站一臺容量200KVA。在取暖期間采取一定措施，為熱風爐機組供電。

根據(jù)現(xiàn)場供電實際情況，三臺電熱風爐分別從副井變電站、礦變電站分別取電，保證熱風爐正常運轉。

3.5 加熱測控(精確控溫，降低電耗，節(jié)省操作人員) 加熱測控是指由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)混合風目標溫度(設定2℃)來控制熱風爐加熱功率的過程。單路加熱調功器，溫度控制精度高。采用溫度數(shù)據(jù)模型算法，自動調節(jié)加熱功率。

一臺熱風爐由一臺控制柜控制，每臺控制柜控制對應的六路加熱組。每組加熱的投運和切除由PLC控制柜根據(jù)混合風溫度來控制。加熱功率具有無極調速加熱功能。具有在保證混合風溫度條件下，使用最小功率加熱。精準控制熱風爐的功率，將電耗控制在最低范圍內，節(jié)省電耗。

控制器開啟后既不斷的對溫度傳感器、自身電路進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題立即報警，控制器自動顯示故障點，機內發(fā)出報警聲響。

4 實施效果

YHWRF型遠紅外線加熱熱風爐，為全自動臥式遠紅外線加熱熱風爐，采用全自動電功率分配控制，具有開機率高、自動化程度高等特點。具有超壓、過流、短路、漏電、缺相自動保護功能。遠紅外線加熱是利用碳纖維電熱管輻射熱傳原理，以直接方式傳熱而達到加熱工質的目的，能效高，有利于節(jié)約能源。

遠紅外線加熱熱風爐由較先進的程序控制器控制，能實現(xiàn)正常加熱所必需的各種功能，能在正常狀態(tài)、事故狀態(tài)及非常情況下，自動實施保護性報警，加裝的溫度控制器，可使熱風爐工作在設定范圍內。發(fā)熱體采用遠紅外炭纖維加熱管，相比普通加熱管節(jié)能25―30%。無污染，無排放。

經(jīng)統(tǒng)計，―8°的白天，加熱體只需投入5組；―20°的晚上，投入9組，即可滿足溫控要求，節(jié)能高效。通過幾個月的運行，效果顯著，井筒內未發(fā)生結冰現(xiàn)象，保證了安全生產(chǎn)。

5 結束語

綜上所述，遠紅外線加熱熱風爐，科學先進地運用了傳熱的三大主要方式，對流、熱傳導、輻射技術，無灰塵、濕氣、煙霧等污染，車間內窗明幾亮，提供舒適的作業(yè)環(huán)境。節(jié)省爐體的建造費用及空間，組合安裝及維修簡單容易。潔凈的加熱過程。溫度控制容易、且升溫迅速，安全性高。熱慣性小，不需要暖機，節(jié)省人力、電力。對電能的利用率極高，節(jié)約能源、保護環(huán)境、為安全生產(chǎn)帶來新的條件和效益。