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10、礦井空氣調(diào)節(jié)

文章作者:超級(jí)管理員  文章來源:本站  點(diǎn)擊: 24794次  時(shí)間:2022-08-10 21:33:04

  10.1 井筒保溫

  10.1.1 本條規(guī)定了需設(shè)井筒保溫設(shè)施的條件。

  加熱入井空氣是井筒保溫常用措施,一般采用加熱部分新風(fēng),然后與未經(jīng)加熱的新風(fēng)混合,混風(fēng)送入井下的方式,加熱后空氣溫度一般控制在30℃~50℃,混風(fēng)后空氣溫度不宜低于2℃。加熱入井空氣是礦山項(xiàng)目中供暖能耗最大的部分,必須加以重視。嚴(yán)寒及寒冷地區(qū),冬季加熱入井空氣,目的主要有以下兩個(gè)方面:一是為了防止井壁、井口、巷道路面或水管等結(jié)冰,二是為了維持開采面一定的環(huán)境溫度,保障工人的生產(chǎn)條件。礦井內(nèi)適宜的空氣溫度范圍是15℃~28℃,適宜的相對(duì)濕度范圍是50%~60%。

  10.1.2 本條規(guī)定了井筒保溫?zé)嶝?fù)荷的計(jì)算。

  采用不同的室外空氣計(jì)算溫度,主要出于經(jīng)濟(jì)及安全方面的考慮。取值過低,會(huì)使加熱設(shè)備型號(hào)偏大,但供暖保障率高;取值過高,加熱設(shè)備型號(hào)偏小,設(shè)備費(fèi)用低,供暖保障率降低。

  1  提升井井壁結(jié)冰可能引起提升罐籠撞擊冰面,危險(xiǎn)較大;斜井路面結(jié)冰會(huì)使路面打滑,行車、行人均不安全,因此提升井或斜井進(jìn)風(fēng)時(shí)室外計(jì)算溫度取值較低。

  2 平硐或?qū)S眠M(jìn)風(fēng)井危險(xiǎn)較小,保障率可適當(dāng)降低。

  10.1.3 本條規(guī)定了礦井通風(fēng)量及其計(jì)算參數(shù)。

  礦井通風(fēng)量由采礦專業(yè)提供。確定工況后,才能由體積流量換算為質(zhì)量流量,才能確定加熱設(shè)備加熱量。通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)工況為:溫度293K(20℃),大氣壓力101325Pa,相對(duì)濕度50%,空氣密度ρ=1.2kg/m3。

  10.1.4 本條規(guī)定了空氣加熱器的形式。

  空氣-蒸汽、空氣-熱水式空氣加熱器是較常采用的空氣加熱設(shè)備,技術(shù)上成熟。缺水地區(qū)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理的條件下,可采用燃煤型熱風(fēng)爐(設(shè)有空氣-煙氣熱交換器),但風(fēng)道內(nèi)應(yīng)設(shè)一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警裝置。在條件具備且技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí),可采用天然氣直燃型空氣加熱器,風(fēng)道內(nèi)也應(yīng)設(shè)一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警裝置。

  10.1.5 本條規(guī)定了空氣加熱器風(fēng)流阻力的規(guī)定。

  空氣加熱器可設(shè)在熱風(fēng)機(jī)組內(nèi),加熱部分新風(fēng)送入井筒內(nèi),與未經(jīng)加熱的新風(fēng)混合,混風(fēng)進(jìn)入井下;空氣加熱器也可直接安裝在井口下進(jìn)風(fēng)道內(nèi),利用礦井通風(fēng)機(jī)提供熱風(fēng)流通動(dòng)力,此時(shí)的空氣加熱器的風(fēng)流阻力不宜大于50Pa。

  10.1.6 本條規(guī)定了風(fēng)機(jī)和空氣加熱器的安裝位置。

  1  空氣加熱器前空氣溫度較低,電動(dòng)機(jī)工作條件較好。軸流風(fēng)機(jī)一般與電機(jī)直聯(lián),電機(jī)處在氣流中,因此軸流風(fēng)機(jī)宜布置在空氣加熱器前;空氣加熱后溫度升高,密度減小,體積膨脹,空氣的體積流量發(fā)生了較大的變化,按照這個(gè)工作條件選用風(fēng)機(jī),選出的風(fēng)機(jī)規(guī)格號(hào)偏大,偏于安全,因此離心風(fēng)機(jī)宜布置在空氣加熱器后。

  2 軸流風(fēng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)效率較高,因此風(fēng)機(jī)與電機(jī)宜直聯(lián)傳動(dòng)。

  10.1.7 本條是關(guān)于井筒保溫送風(fēng)溫度的規(guī)定。

  從人的舒適性考慮,斜井、平硐、井口房人員通行的可能性越來越大,相應(yīng)熱風(fēng)溫度的要求是越來越低。另外,由于浮力的影響,溫度越高的空氣,送入井下的難度越大,熱風(fēng)逸散的可能性越大,因此對(duì)送入井口房的風(fēng)溫作出了規(guī)定。

  10.1.8 本條是關(guān)于熱風(fēng)口位置的規(guī)定。

  從人的舒適性以及防止熱風(fēng)逸散損失考慮,作出了本條規(guī)定。

  10.1.10 本條是關(guān)于空氣加熱器熱媒參數(shù)的規(guī)定。

  礦井進(jìn)風(fēng)均為直流風(fēng),熱媒溫度維持在一定水平上才能保證加熱效果。

  10.1.12 本條是關(guān)于空氣加熱器設(shè)防凍設(shè)施的規(guī)定。

  礦井進(jìn)風(fēng)均為直流風(fēng),易發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象,故特別作出本條規(guī)定。

  10.1.13 本條是關(guān)于燃煤型熱風(fēng)爐的適用條件及設(shè)計(jì)規(guī)定。

  燃煤型熱風(fēng)爐采用煙氣-空氣換熱器加熱井下送風(fēng),換熱器換熱系數(shù)小,工作條件差,鋼耗高,一般情況下不建議采用。但在特殊場(chǎng)合,如遠(yuǎn)離主工業(yè)場(chǎng)地、供暖負(fù)荷較小或缺水地區(qū)、供水困難的井下送風(fēng)系統(tǒng),可采用燃煤型熱風(fēng)爐供暖。

  規(guī)定熱風(fēng)爐與井口的距離,主要是井下進(jìn)風(fēng)安全的需要。煙氣-空氣換熱器可能滲漏,因此熱風(fēng)道內(nèi)應(yīng)安裝一氧化碳檢測(cè)設(shè)施。

  10.2 深熱礦井空氣調(diào)節(jié)

  10.2.1 本條規(guī)定了深、熱礦井設(shè)置空調(diào)制冷設(shè)施的條件。

  深、熱礦井制冷設(shè)施是保證人員安全生產(chǎn)、提高工作效率的保證。礦井風(fēng)量大,供冷時(shí)耗冷量巨大,應(yīng)給予足夠的重視。井下空氣溫度是由原始巖溫、井下各種散熱和空氣自壓縮升溫等綜合因素決定的。豎井中的空氣在下降過程中溫度和壓力都在增加,當(dāng)空氣在沿豎井向下流動(dòng)時(shí),如果被壓縮,即使沒有其他的熱交換和水蒸氣的蒸發(fā),由于勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,其溫度也會(huì)升高。按照理論計(jì)算,對(duì)于干空氣,氣流向下流動(dòng)1000m,由于自壓縮引起的升溫約9.7℃。同樣條件,濕空氣自壓縮升溫約4℃~5℃,水自壓縮升溫約2.3℃。

  對(duì)于一般礦井,能夠利用礦井通風(fēng)使作業(yè)面溫度降至小于或等于28℃的臨界深度約為2500m~3000m,超過這個(gè)深度,必須設(shè)置人工制冷系統(tǒng)才能滿足使用要求。

  對(duì)于熱井,則根據(jù)井下通風(fēng)計(jì)算結(jié)果確定是否需要設(shè)置人工制冷系統(tǒng)。

  10.2.2 本條規(guī)定了確定礦井制冷及空氣調(diào)節(jié)方式的原則。

  礦井空氣調(diào)節(jié)方式有多種。從制冷空調(diào)設(shè)備安裝位置分,可以分為地面集中式空調(diào)系統(tǒng)、井下集中式空調(diào)系統(tǒng)或井上、井下聯(lián)合式空調(diào)系統(tǒng)。

  地面設(shè)置制冷機(jī)房時(shí),可以制備冷水、冷風(fēng)或冰送入井下,各有適用條件,根據(jù)工程情況確定。

  冷水機(jī)組設(shè)在井下時(shí),冷卻塔可以設(shè)在地面,此時(shí)冷凝熱直接排至大氣;也可以將冷卻塔設(shè)在井下,此時(shí)冷凝熱排至井下回風(fēng)道,間接地排至室外大氣。

  制冷空調(diào)設(shè)備設(shè)在井下時(shí),可以不制備冷凍水,而采用直接膨脹式空氣處理設(shè)備。直接膨脹式空氣處理設(shè)備可以采用水冷方式,也可以采用風(fēng)冷方式。采用風(fēng)冷冷凝器時(shí),表面噴淋循環(huán)水增強(qiáng)傳熱效果。同時(shí)也可起到清洗冷凝器的效果。這種空調(diào)制冷方式較適用于井下局部空調(diào)系統(tǒng)。

  從空氣處理上看,礦井空氣調(diào)節(jié)可以冷卻礦井進(jìn)風(fēng)、采區(qū)進(jìn)風(fēng)或作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)。冷卻礦井進(jìn)風(fēng)相當(dāng)于全面空調(diào),冷卻采區(qū)進(jìn)風(fēng)相當(dāng)于局部空調(diào),冷卻作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)風(fēng)相當(dāng)于崗位空調(diào)。采用何種方式,還需要根據(jù)工程具體情況而定。

  室外氣象條件對(duì)礦井空氣調(diào)節(jié)方式有較重要的影響。夏季室外空氣焓值高的地區(qū),新風(fēng)負(fù)荷遠(yuǎn)大于井下得熱量產(chǎn)生的冷負(fù)荷,這時(shí)采用地面制備冷風(fēng)的方式較經(jīng)濟(jì)。處理后的干冷空氣送入井下,有利于吸收井下的熱量及濕量。但送入工作面之前,空氣沿途吸收的熱量應(yīng)視為無效熱損失。

  礦體的規(guī)模越大,所需的冷空氣越多。當(dāng)采場(chǎng)比較分散而且不斷向新的地點(diǎn)延伸時(shí),采用并下局部空調(diào)的方式比較好。

  采礦速度對(duì)空調(diào)制冷設(shè)備裝機(jī)容量的影響:采礦速度快時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的瞬時(shí)熱負(fù)荷,但每生產(chǎn)一噸礦石時(shí)的總熱量會(huì)減少,這是因?yàn)樵跓崃糠湃肟諝庵?,巖壁已經(jīng)被覆蓋或隔絕了。所以采礦速度快時(shí),空調(diào)制冷設(shè)備裝機(jī)容量大,但單位產(chǎn)能的制冷降溫費(fèi)用會(huì)減少。

  老礦井向下延伸開采深層礦體時(shí),由于受氣流通道面積小的限制,不太可能通過加大通風(fēng)量來降溫,這時(shí)對(duì)空調(diào)降溫的需求更為迫切。

  礦井深度超過3000m時(shí),采用地面制冰送入井下的制冷方式較經(jīng)濟(jì)。井下融冰制備冷凍水,一般采用噴水室制備冷風(fēng)。

  10.2.3 本條是關(guān)于工作面或機(jī)電設(shè)備硐室送風(fēng)參數(shù)的確定。

  井下每個(gè)工作面的通風(fēng)量由采礦專業(yè)提供。離開工作面的空氣計(jì)算參數(shù)應(yīng)滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》GB 16423的要求。

  表12 采掘作業(yè)地點(diǎn)環(huán)境參數(shù)規(guī)定

干球溫度(℃)

相對(duì)濕度(%)

風(fēng)速(m/s)

備注

≤28

不規(guī)定

0.5~1.0

上限

≤26

不規(guī)定

0.3~0.5

合適

≤18

不規(guī)定

≤0.3

增加工作服保暖量

  國(guó)外井下熱環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)一般采用干球溫度、濕球溫度、感覺溫度、等效溫度、相對(duì)濕度或者它們的組合來定義,一般認(rèn)為,采掘工作面濕球溫度或相對(duì)濕度對(duì)人的影響更大。美國(guó)有一項(xiàng)研究表明,濕球溫度對(duì)勞動(dòng)的影響如下:

  twb≤27℃時(shí),工作效率100%;

  27

  29

  twb>33℃,只能工作較短時(shí)間。

  現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》GB  16423暫未對(duì)作業(yè)地點(diǎn)相對(duì)濕度作出規(guī)定,但隨著認(rèn)識(shí)的深入,作業(yè)地點(diǎn)的相對(duì)濕度要求會(huì)逐步成為必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。

  10.2.4 本條是關(guān)于制冷設(shè)備容量的確定。

  井下得熱量由采礦專業(yè)計(jì)算確定。一般包括:

  (1)空氣自壓縮熱;

  (2)井筒、巷道壁面散熱;

  (3)采出的礦石散熱;

  (4)礦石氧化放熱;

  (5)采礦機(jī)電設(shè)備散熱;

  (6)柴油機(jī)及尾氣散熱;

  (7)照明散熱;

  (8)人體散熱;

  (9)地面溝糟熱水散熱;

  (10)充填養(yǎng)護(hù)散熱。

  有的熱源處于井下作業(yè)面下風(fēng)向,這部分散熱可不計(jì)入井下得熱量。井下巖石溫度按鉆探記錄數(shù)據(jù)由采礦專業(yè)提供有困難時(shí)用近似公式計(jì)算確定。

  井下通風(fēng)系統(tǒng)一般為直流式,有條件時(shí)也可利用一部分循環(huán)風(fēng),新風(fēng)冷負(fù)荷占制冷設(shè)備總?cè)萘康谋壤艽?,尤其在炎熱地區(qū)。風(fēng)機(jī)、水泵等溫升引起的附加冷負(fù)荷也應(yīng)計(jì)入制冷設(shè)備總?cè)萘績(jī)?nèi)。

  10.2.5 本條是關(guān)于地面集中制備冷凍水或冷卻水時(shí)的原則規(guī)定。

  1  送入井下的冷凍水供水溫度一般取3℃,回水溫度一般取18℃,溫差15℃。井下設(shè)高低壓換熱器時(shí),二次水溫度一般為6℃/21℃。載冷劑采用乙二醇溶液時(shí),一次側(cè)溫度一般取—3℃/12℃,二次水溫度取3℃/15℃。

  2  受室外空氣濕球溫度的限制,冷卻水溫度一般不會(huì)低于30℃;受制冷機(jī)冷凝溫度的限制,冷卻水回水溫度一般不高于42℃,因此這里規(guī)定冷卻水供回水溫差不宜小于10℃。

  3  由于設(shè)備的承壓?jiǎn)栴}、高壓管道的成本問題以及安全問題,送入井下的冷凍水或冷卻水應(yīng)設(shè)置減壓裝置,減壓裝置包括中間水池、減壓閥、高低壓換熱器、高低壓轉(zhuǎn)換器、水能回收裝置等。

  4  井筒內(nèi)安裝的管道過大時(shí),會(huì)使得并筒直徑增加,從而增加了井筒造價(jià)。千米及以下深井水管承受的高壓大于10MPa以上,水管壁厚加大,則管徑過大,自重大,不便安裝。水管流速過高,管道又長(zhǎng),消耗動(dòng)力過大,所以應(yīng)限制流速。

  10.2.6 本條規(guī)定了地面制冰供冷的適用條件。

  冷負(fù)荷較大,輸送冷媒管徑過大,井內(nèi)難以安裝時(shí)應(yīng)采用制冰送入井下的供冷方式。礦井在3000m以下時(shí),載冷劑管線壓力過大,難以保證安全。同時(shí)由于自壓縮熱的產(chǎn)生,水溫升高較大,冷量損失較多,這時(shí)宜采用制冰方式。

  10.2.7 本條是關(guān)于冰輸送的規(guī)定。

  自溜方式輸送冰,管道不承壓,但應(yīng)有必要的折彎管段,防止冰塊對(duì)井下儲(chǔ)冰槽形成巨大的沖擊。

  10.2.8 本條是關(guān)于采用氨壓縮制冷的規(guī)定。

  10.2.9 本條是關(guān)于產(chǎn)生冷凝熱的設(shè)備在井下位置的規(guī)定。

  產(chǎn)生冷凝熱的設(shè)備一般是指冷卻塔或風(fēng)冷冷凝器,這些設(shè)備安裝在井下時(shí),冷凝熱排入回風(fēng)巷道,熱量才會(huì)被帶到地面上。井下排風(fēng)量是有限的,冷卻塔或風(fēng)冷冷凝器所需通風(fēng)量大于巷道排風(fēng)量時(shí),會(huì)降低設(shè)備冷卻能力,影響制冷效果。

  10.2.10 本條是關(guān)于冷凍水梯級(jí)用能的規(guī)定。

  冷水梯級(jí)利用是指冷凍水先用于冷卻空氣,再用于生產(chǎn)作業(yè)。用冷水直接噴灑于新采出的礦石表面,通過井下排水帶走礦石的熱量,防止礦石散熱到空氣中,這部分用水可采用空氣處理機(jī)組的回水,而不宜直接采用冷凍水。

  10.2.11 本條是關(guān)于空氣冷卻設(shè)備的規(guī)定。

  10.2.12 本條是關(guān)于并下爆炸危險(xiǎn)區(qū)域使用防爆型設(shè)備的規(guī)定,為強(qiáng)制性條文。

  深熱礦井空氣調(diào)節(jié)目前在煤炭行業(yè)應(yīng)用較多,按照國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局、國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)合發(fā)布的《煤礦安全規(guī)程》(2014年版)第四百四十四條的規(guī)定,有瓦斯產(chǎn)生的煤礦,設(shè)在翻車機(jī)硐室、采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、主要回風(fēng)巷、采區(qū)回風(fēng)巷、工作面和工作面進(jìn)回風(fēng)巷的高低壓電機(jī)和電氣設(shè)備,都必須采用礦用防爆型。這些場(chǎng)所均屬于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,因此本條規(guī)定井下爆炸危險(xiǎn)區(qū)域使用的空調(diào)制冷設(shè)備應(yīng)采用防爆型。這些場(chǎng)所一旦發(fā)生爆炸,后果將很嚴(yán)重,因此本條作為強(qiáng)制性條文提出。

  本條同樣適用于有爆炸危險(xiǎn)的非煤礦山。


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