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【摘 要】近年来我國高溫礦井的數目日益增多,熱害程度日趨嚴重.文章對我國煤礦礦井降溫技術的研究現狀進行了闡述,并對煤礦礦井降溫技術在選擇時的比較進行了探討,最后文章對我國煤礦礦井降溫技術的發展方向進行了展望.

【關 鍵 詞 】煤礦;礦井降溫;現狀;展望

1.煤礦礦井降溫技術的研究現狀

目前礦井常用的降溫方法有非人工制冷降溫方法和人工制冷降溫方法兩類,其中后者又有人工制冷水的降溫技術、人工制冷的降溫技術和空氣壓縮式制冷技術,下面分別敘述.

1.1 非人工制冷的降溫方法

1.1.1 改善通風

礦井降溫可以借助增加風量來實現.隨著流過巷道風量的增加,從巖體放出的氧化熱和其他熱源放出的熱量分散到更大

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体積的空氣里,从而使風流的溫度降低.在一定的條件下增加風量,比人工降溫方法更為經濟.但是,當風量增加時,負壓也隨之呈二次方增加,風機功耗也隨之呈三次方增加.

1.1.2 減少各種熱源放熱

(1)減少氧化放熱.在礦井熱平衡中氧化放熱和局部熱源放熱起了很大的作用.最大限度減少巷道中的煤塵含量,實行坑木代用,縮短從工作面到地面的運煤時間以及采用專門的材料涂抹巷壁可以大大降低其氧化放熱層;(2)排除機械放熱.通常固定設備(如主排水泵、絞車等)是布置在用新風流通風的專用(硐室)中.一般流經這些(硐室)而被加熱的空氣均進人流向工作面的主風流,這樣就使井下空氣加熱.如果這些回風排至總回風流中,便可大大減少由機械放熱引起的風流加熱,大多數情況下在技術上是可行的;(3)巷壁絕熱.可以在深礦井及中深礦井中熱害嚴重的區段作为輔助手段與其他降溫措施配合使用,但進行巷壁絕熱的費用,特別是當必须擴大巷道斷面時,會大大提高噸煤成本.因此,巷壁絕熱只是在技術、經濟合理的基礎上采用.

1.2 人工制冷水的降溫方法

該降溫技術已經成为礦井降溫的主要手段.該礦井降溫技術主要有:井下集中式、地面集中式、井下地面聯合集中式、分布式.在經濟上地面集中式和井上下聯合集中式具有其優越性;而在技術上3種集中式系統各有特點:井下集中式系統的致命弱點是冷凝熱排放困難;地面集中式和井上下聯合集中式系統必须使用高低壓轉換設備,此設備在冷凍水轉換過程中會产生3~4℃的溫度躍升.

1.3 人工制冰降溫技術

冷冷卻系統的主要原理是利用冰的溶解熱,通過冰的溶解把水冷卻到接近0℃,然后把冰冷卻水送到各個工作面,系統由冰的制備,冰的運輸和冰的溶解3個主要部分组成.冰的融化是冰冷卻系統中一個非常重要的環節,它關系到能否获得穩定的低溫水和穩定的水流量.冰冷卻降溫技術仍处在試驗研究階段,特別是冰的輸送和冰的融化技術目前還很不成熟.

1.4 空氣壓縮式制冷技術

由于空氣壓縮制冷循環的制冷系數、單位質量制冷工質的制冷能力均小于蒸汽壓縮制冷系統,在产生相同制冷量的情況下,空氣壓縮式制冷系統需要較龐大的裝置,并且單位制冷量的投資和年運行費用均高于蒸汽壓縮式系統,因此,全礦井采用空氣壓縮式制冷系統降溫的礦井是屈指可數的.而壓力引射器、渦流管制冷器等裝置,實際上僅是一種空氣膨脹裝置,它必须與地面空氣壓縮機聯合使用.

2.煤礦礦井降溫技術在選擇時的比較

2.1 地面集中式制冷降溫系統

地面集中式制冷降溫系統可以分兩期投入,且能夠較好的解決井筒掘進到底后,巷道開拓時的臨時降溫需要.

2.1.1 制冰粒式

(1)優點是設備安裝、維護管理方便;制冷機組沒有防爆要求;制冷機組并聯連接,安全運行性能較高.流化冰流動性好,井筒輸送方便,輸送時不會产生堵塞、二次結冰;流化冰載冷量大,制冷效率高,冷凝熱排放方便;(2)缺點是系統復雜,裝機總功率大,能耗高;供冷管道長.系統冷量損耗較大,流化冰生產過程需加鹽.對輸冷管路、設備存在腐蝕作用;需在井筒中安裝大直徑的輸冷管道及對管道進行保溫处理;地面制冷車間占地面積大.

2.1.2 制冰片式

(1)優點是設備安裝、維護管理方便;制冷機組沒有防爆要求;制冷后产生的冷凝熱排放方便;在國內多個煤礦有具体應用的案例;(2)缺點是系統復雜,裝機總功率大,能耗高;供冷管道長,系統冷量損耗大;制冷效率低,需在井筒中安裝大直徑的輸冷管道及對管道進行保溫处理;井筒中輸冰管路存在堵塞二次結冰可能.

2.2 井下制冷降溫系統

2.2.1 井下集中式制冷降溫系統

其冷卻水管路安裝在主井井筒內,且要在井下開拓大斷面的制冷硐室,需井筒裝備完,礦井基本形成時才能有效投入運行;不能很好的解決掘進巷道時的臨時降溫需要.(1)優點是冷凍水在井下循環.系統供冷管道短,冷量損耗小,制冷效率高;系統簡單,裝機容量相對較小;無高壓冷凍水系統;井筒中敷設的冷卻水管路不需保溫;冷凝熱在地面排放;地面部分占地面積很小;(2)缺點是井下要開鑿大斷面的硐室;制冷設備要有防爆、防腐要求:井下制冷機組冷凝器側要承受高壓,對設備性能要求高;井下部分安全性相對較差一些;需化學水处理系統.

2.2.2 水源熱泵式

(1)優點是冷凍水在井下循環.系統供冷管道短,冷量損耗較小,制冷效率較高;系統簡單;冷卻水系統直接取自井下的礦井水;冷凝熱在井下直接排放;機組不占用地面空問;(2)缺點是井下要開鑿專用的硐室;制冷設備要有防爆、防腐要求;機組額 冷量較小;因冷凝熱排放在礦井水倉中,水倉溫度較高;礦井水井下处理作为系統冷卻水難以滿足大容量制冷機組器求;在煤礦單位具体應用的案例較少.

通過綜合比較分析,若考虑井筒掘進到底后,形成車場、巷道開拓時(掘迸進尺約500m)的臨時降溫需要,建議采用地面集中式的礦井制冷降溫方案.若不考虑井筒掘進到底后,形成車場、巷道開拓時的臨時降溫需要,建議采用井下集中式、冷凝熱地面排放的礦井制冷降溫方案.該方案節能、制冷效率較高,但需在主、副井筒裝備完成后,系統才能投入運行.


本文來源 http://www.cpcizu.tw/wenxian/445761.html

3.礦井降溫今后研究方向

針對目前礦井空調系統存在的問題,今后的研究方向主要有以下幾個方面:(1)建立合理的礦井空氣調節標準,目前已有的標準只考虑了干球溫度,沒有考虑濕度的影響.在礦井這種高溫高濕的環境下,濕度對人體的影響是不容忽視的.因此,迫切需要制定一個新的標準,綜合考虑溫度和濕度以及其它空氣參數的影響,科學、全面地評價礦井內的空氣環境,指導井下的降溫工作;(2)目前的礦井空調系統都沒有考虑空氣的除濕問題,而在礦井下的高溫高濕環境中,如能解決除濕問題,也可以大大改善礦工的工作環境,減少工人工作時的不適感.因此,如能研制出帶有除濕功能的新型空冷器也可以一定程度上解決礦井降溫的問題.


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4.結束語

我國是世界上第一產煤大國,也是高溫熱害礦井最多的國家.隨著我國礦井的開采深度增大,高溫礦井的熱害問題會日漸突出;非人工制冷降溫措施由于其降溫幅度有限,并且受進風溫度和圍巖溫度等多種因素的影響,應用受限制.冰冷卻空調系統技術上具有諸多的優勢和可行性,經濟上合理會成为冰冷卻礦井空調系統的進一步發展和廣闊的應用前景.

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參考文獻:

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