煤礦地面儲(chǔ)煤倉(cāng)碳纖維電加熱防堵設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馮 馳

0 前言

青磁窯煤礦于1983年開(kāi)通了鐵路運(yùn)煤專(zhuān)線，并建有儲(chǔ)量為4 000 t的儲(chǔ)煤倉(cāng)，可直接裝載火車(chē)。該儲(chǔ)煤倉(cāng)由18個(gè)小方倉(cāng)組成，分東西兩列沿南北走向布置，每列9個(gè)倉(cāng)，每個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)煤220 t。應(yīng)客戶需求，平均每2～3天發(fā)一列火車(chē)。

該儲(chǔ)煤倉(cāng)所處地勢(shì)較高，全年多風(fēng)，晝夜溫差較大，夜間氣溫較低，冰凍期5個(gè)月。以下為近3年的平均氣溫表。

表1 青瓷窯煤礦近3年的平均氣溫表

儲(chǔ)煤倉(cāng)煤中含水率為6%～8%，裝車(chē)頻率較低，進(jìn)入冬季若不采取有效供暖防凍措施，18個(gè)小倉(cāng)下部的鐵質(zhì)漏煤嘴及閘門(mén)將全部?jī)鼋Y(jié)，液壓系統(tǒng)凍結(jié)甚至損壞，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法解凍裝車(chē)，嚴(yán)重影響煤炭正常發(fā)運(yùn)。

往年該礦使用燃煤鍋爐向儲(chǔ)煤倉(cāng)底部鼓吹熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)防凍目的。由于18個(gè)漏煤口無(wú)法封閉，導(dǎo)致大量熱量散失，在極寒天氣，難以達(dá)到預(yù)期效果。為此本文開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一套低成本、低能耗、零排放、安全可靠的電加熱系統(tǒng)，解決了儲(chǔ)煤倉(cāng)防凍難題。

1 電加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 電熱體的選用

儲(chǔ)煤倉(cāng)的加熱不同于其他設(shè)備加熱，加熱溫度過(guò)高可能引發(fā)煤自燃或釋放有害氣體。綜合使用安全和成本、能耗，故選擇碳纖維電熱膜為加熱體。

碳纖維電熱膜屬于半導(dǎo)體新型材料，制熱方式與普通電熱絲不同，它是由碳纖維分子震蕩碰撞做布朗運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線進(jìn)行制熱，功率密度為200 W/m2～400 W/m2，電熱轉(zhuǎn)化率高，具有發(fā)熱均勻、能耗低、對(duì)人體無(wú)傷害、耐腐蝕、老化速度慢、使用壽命長(zhǎng)和一定程度的防水性等特點(diǎn)，是理想的儲(chǔ)煤倉(cāng)加熱體[1]。……