礦井進(jìn)風(fēng)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(tái) 054000

1 工程概況

塔什店礦井由新疆邢美礦業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)建設(shè)，井田面積19.62平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量1.86億噸，可采儲(chǔ)量10080萬(wàn)噸，服務(wù)年限60年。采用主立井、副立井、立風(fēng)井開(kāi)拓方式。井巷總工程量11983米，地面建設(shè)生產(chǎn)系統(tǒng)、辦公設(shè)施等。

礦井于2013年1月開(kāi)工建設(shè)，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(jìn)行短路貫通，井下形成了臨時(shí)變電所、臨時(shí)水泵房等工程，在主井井口地面安裝建井風(fēng)機(jī)，副立井進(jìn)風(fēng)，主立井回風(fēng)，形成臨時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)。

2 實(shí)施背景

2020年是塔什店礦進(jìn)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(fēng)機(jī)10月中旬投入使用，副立井進(jìn)風(fēng)量最大達(dá)2600m3/min，進(jìn)入冬季施工后，通過(guò)增加主井漏風(fēng)量等措施，調(diào)整副井進(jìn)風(fēng)量到2100m3/min。由于主副井通風(fēng)距離短、進(jìn)風(fēng)量大，井口設(shè)施都是臨時(shí)的，井架無(wú)法進(jìn)行封閉，加熱效果得不到保證。井筒內(nèi)有一定的淋水，電纜、壓風(fēng)、供水、排水管路都在井筒內(nèi)懸吊，溫度過(guò)低極易結(jié)冰，必須解決進(jìn)風(fēng)溫度問(wèn)題，否則無(wú)法保證安全施工。

為了保證井筒內(nèi)設(shè)施不結(jié)冰、井下設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，需要對(duì)井筒進(jìn)風(fēng)流預(yù)熱，冷熱風(fēng)入井混合后使井內(nèi)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(shè)空氣加熱室一座，經(jīng)風(fēng)機(jī)將空氣加熱室的熱風(fēng)輸送到井下。

3 管理實(shí)施方案

3.1 通過(guò)考察，選用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)熱風(fēng)爐為副立井井筒供熱風(fēng)。考慮煤礦工作環(huán)境，風(fēng)機(jī)采用防爆軸流風(fēng)機(jī)；電機(jī)具有噪音低、能耗低、防爆性能可靠等特點(diǎn)。采用軟啟動(dòng)控制方式，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。熱風(fēng)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(dá)90%以上。升溫和降溫速率快，調(diào)節(jié)快而穩(wěn)定。不會(huì)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(dòng)控制。在不違反使用規(guī)程時(shí)，經(jīng)久耐用，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十年。空氣潔凈，環(huán)保效果好，無(wú)公害，體積小。自動(dòng)化程度高，風(fēng)溫可在額定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。

3.2 井筒防凍設(shè)計(jì)參數(shù) 通風(fēng)系統(tǒng)由副立井進(jìn)風(fēng)，主立井回風(fēng)，井筒防凍設(shè)計(jì)參數(shù):⑴、副立井井筒進(jìn)風(fēng)量2100m3/min；⑵、室外冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)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(jì)算系數(shù)1.10；⑺、熱風(fēng)溫度25℃。

3.3 設(shè)備選型計(jì)算 根據(jù)上述防凍供暖設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算。

副井熱負(fù)荷計(jì)算(―25℃):

副立井進(jìn)風(fēng)量2100m3/min×60min＝126000m3/h

空氣質(zhì)量流量M＝126000×1.284＝161784kg/h

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

總負(fù)荷N＝(4411849.7÷3595)×1.1≈1350KW

副立井井筒供暖擬采用熱風(fēng)爐加熱方式，熱風(fēng)與冷風(fēng)在井筒內(nèi)混合。選用3臺(tái)YHWRF―450型全自動(dòng)臥式遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱熱風(fēng)爐即可滿(mǎn)足需要(技術(shù)參數(shù):額定熱功率Q＝450KW，U＝380V，熱風(fēng)出口溫度t＝50―120℃，熱效率98%，熱風(fēng)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(yùn)行方式(一用一熱備)，現(xiàn)礦井實(shí)際用電量已達(dá)到200KW(包括救護(hù)隊(duì)樓120KW電磁鍋爐)，副井變電站380V變壓器一臺(tái)容量315KVA、一臺(tái)容量200KVA；主井變電站380V變電站一臺(tái)容量200KVA。在取暖期間采取一定措施，為熱風(fēng)爐機(jī)組供電。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)供電實(shí)際情況，三臺(tái)電熱風(fēng)爐分別從副井變電站、礦變電站分別取電，保證熱風(fēng)爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.5 加熱測(cè)控(精確控溫，降低電耗，節(jié)省操作人員) 加熱測(cè)控是指由PLC控制系統(tǒng)根據(jù)混合風(fēng)目標(biāo)溫度(設(shè)定2℃)來(lái)控制熱風(fēng)爐加熱功率的過(guò)程。單路加熱調(diào)功器，溫度控制精度高。采用溫度數(shù)據(jù)模型算法，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率。

一臺(tái)熱風(fēng)爐由一臺(tái)控制柜控制，每臺(tái)控制柜控制對(duì)應(yīng)的六路加熱組。每組加熱的投運(yùn)和切除由PLC控制柜根據(jù)混合風(fēng)溫度來(lái)控制。加熱功率具有無(wú)極調(diào)速加熱功能。具有在保證混合風(fēng)溫度條件下，使用最小功率加熱。精準(zhǔn)控制熱風(fēng)爐的功率，將電耗控制在最低范圍內(nèi)，節(jié)省電耗。

控制器開(kāi)啟后既不斷的對(duì)溫度傳感器、自身電路進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即報(bào)警，控制器自動(dòng)顯示故障點(diǎn)，機(jī)內(nèi)發(fā)出報(bào)警聲響。

4 實(shí)施效果

YHWRF型遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱熱風(fēng)爐，為全自動(dòng)臥式遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱熱風(fēng)爐，采用全自動(dòng)電功率分配控制，具有開(kāi)機(jī)率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。具有超壓、過(guò)流、短路、漏電、缺相自動(dòng)保護(hù)功能。遠(yuǎn)紅外線(xiàn)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(dá)到加熱工質(zhì)的目的，能效高，有利于節(jié)約能源。

遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱熱風(fēng)爐由較先進(jìn)的程序控制器控制，能實(shí)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(dòng)實(shí)施保護(hù)性報(bào)警，加裝的溫度控制器，可使熱風(fēng)爐工作在設(shè)定范圍內(nèi)。發(fā)熱體采用遠(yuǎn)紅外炭纖維加熱管，相比普通加熱管節(jié)能25―30%。無(wú)污染，無(wú)排放。

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

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱熱風(fēng)爐，科學(xué)先進(jìn)地運(yùn)用了傳熱的三大主要方式，對(duì)流、熱傳導(dǎo)、輻射技術(shù)，無(wú)灰塵、濕氣、煙霧等污染，車(chē)間內(nèi)窗明幾亮，提供舒適的作業(yè)環(huán)境。節(jié)省爐體的建造費(fèi)用及空間，組合安裝及維修簡(jiǎn)單容易。潔凈的加熱過(guò)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(jī)，節(jié)省人力、電力。對(duì)電能的利用率極高，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、為安全生產(chǎn)帶來(lái)新的條件和效益。