论空气加热设备在煤矿矿井中的应用

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[摘 要]介绍了空气加热设备的构造。空气加设备的安装条件、运行状况、安装周期等。实践证明，空气加热设备在煤矿矿井中加热效果良好，节能显著。

[关键词]：空气加热设备；矿井；重要性

中图分类号：TE377 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0046-01

引言

矿井井口除具有煤炭提升、人员设备进出的功能外，还兼有进风功能。正在新建和生产矿井中，采用空气加热设备实现井筒保温.在单独的建筑物或房间内装设有必需数量的空气加热器、联接加热器的管道、通风机以及电动机，这就是目前用作空气加热的设备.空气从室外被吸入，经集风井，被通风机将其吹过加热器组，再沿热风道被压入井筒.为减小热风机的尺寸和容量，以及加热设备所占的建筑部份，应只让通风空气量的一部分通过加热器，至于含热量则应保证井筒内的空气温度为+2℃.占总数一半以上未经加热部分的通风空气量，主要通过井架及井口房进入井筒。

1.空气加热机组系统构造

1.1 空气加热机组主机：主材选用钢铝复合式螺旋翅片管（基管φ25*2.5mm，翅片外径φ55mm ）制造。要求散热面积大、换热效率高、水流动性好、耐腐蚀、使用寿命长。机体：机体为板框结构，采用彩钢夹芯板制造。要求具有良好的保温、隔音效果。风机：根据所选用的热风机组型号，配置相应的大风量低噪高压机翼型矿用轴流风机，可全天24小时不间断运行，送风口设置手动送风调节阀

1.2 控制装置

每台机组配有电控箱及带液晶屏的温度控制系统（即在机组的进出风和井筒冷热空气混合处配置温度传感器，并在热媒进口设置热媒流量调节阀）机组自带单独控制装置，要求控制简单、便捷，当任意一台机组出现故障时均不影响其它机组的安全运行。电机采用轴流防爆风机.

机组控制柜带变频器，（变频器采用ABB，电控柜电器元件采用国产知名品牌），可根据室外气象条件实现变风量调节；送风温度控制在40℃以下，当送风温度超过40℃时，热媒调节阀动作（关小），当送风温度低于40℃时，热媒调节阀全开，控制过程为线性控制。

机组配电控箱及温度控制系统，机组要求采用机电一体化设计，电气部分配置变频器，自控系统应能根据室外气候条件和设定值实现自动起停和运行，实现真正的无人值守。控制系统采用双向控制：风量控制及智能流量调节阀。设备通过电动温控装置，自动检测机组出风温度，实施反馈信号，随时调节供热量，实现机组出风温度的自动调节。风机采用变频调节装置，根据混合温度传感器的信号跟踪，自动调节出风风量，使井口通风温度始终在规定范围之内运行。

（1） 机组控制系统

每台机组具有单独控制系统，实现独立控制，采用两套一控五PLC变频控制柜，任何一台出现故障时不会影响其他机组的安全运行，整个系统带有多重联锁及保护，确保设备安全稳定运行。各房间加热机组具备群控功能，可有计划的调整每台机组的启停。系统具备温度远程监控功能，留有与工业环网联网的接口。

a、副立井机组送风量温度控制在40℃---50℃，当送风温度超过50℃时，通过机组配置的流量调节阀调节热水流量，以保障系统的安全运行。

b、机组风量控制要求，根据室外气候条件及设定参数要求实现变风量调节。

c、系统有RS485通讯接口提供相关通讯协议，能与自动化控制连接上传各运行数据，满足自动化管理的需求。

1.3 机组箱体结构

采用框板式结构，框架为全钢型材，钢板厚度2.5mm内夹阻燃保温材料（岩棉保温），最大导热系数小于0.035w/m℃。具备良好的保温性能，箱体具有足够的强度，保证在承受±2000pa压力时的安全运行，外壳不变形。

箱体有防冷桥措施，具有结构紧凑、外形美观、安装方便等特点。设备安装有检修门，便于设备检修保养。进风口设120目不锈钢过滤网。机组消音效果良好，噪音≤85dB，满足环保对噪音的要求。

1.4 空气过滤

空气加热机组新风入口处安装过滤器对换热器盘管和风机进行保护。过滤段设有压差开关，监视过滤段的脏堵程度，压差开关动作，在控制柜面板上进行声光报警指示，提示维护人员检修清理，但系统不做停机处理；压差开关采用西门子公司产品。过滤器要求容尘量大，阻力小于50pa，过滤效率适应煤矿室外环境，能反复清洗，拆装维护方便。

1.5 加热器

加热器材质为DR型铜铝复合翅片管，机组选用加热器数量与风机的风量匹配，通过加热能把空气从-30℃加热至40～50℃。加热段采用电动调节阀进行自动控制，通过PID控制器采样加热段出口风温进行PID运算，调节电动调节阀开度，通过PID控制器面板可对出口风温进行设定，热管加热器采用真空高效换热管，换热效率快，能够快速升温，在出风口侧增设单排热管预热器，可有效解决由于出风温度不均匀，温差过大产生的应力。

1.6 风机

风机采用K40-6型风机，K40-6型风机为矿用六级风机，具有风量大、风压高、噪音低、扭矩大等优点，适合煤矿环境使用。风机电机为防爆电机，防护等级为：IP54，绝缘等级为：F级。

风机可以24小时/天连续安全运行，在控制柜面板上设用频率给定旋钮，可定量调整风机转速进而控制加热机组进风量控制风机运转状态，可根据室外气候条件调节送风风量，在确保井口温度的同时，实现节能优化运行。

1.7 系统维护：系统设有全手动操作模式，方便设备测试及检修。

1.8 防爆：风机电机采用南阳防爆集团防爆电机，温度传感器经过煤安认证，满足煤矿井下防爆要求。

2.运行要求

空气加热机组可从其出风风量及出风温度两方面主动（精确）调节。机组的温感探头将空气温度变化信号反馈至控制器，由控制器分析后发出指令。当（昼夜）温差变化大，温度相对变化频繁时，自动改变风机风量。如果温度调节幅度大（如气温回暖），减少电动调节阀开度，会消减热媒流量，降低出风温度，达到预期效果。

在机组控制系统中，有成熟的温度控制系统，自动调节设备运转状态，在回水管道上设置温度监测点，设定最低警戒值，当出现故障时或者热媒供应不足时，监测点温度降到一定值时，设备发出报警声，同时，防冻阀开启，排放掉加热器内部残存的低温水，有效地防止加热器内部低温水温度过低，结冻而冻坏设备。

3.结束语

尽管空气加热设备初投资价格高及供热期内多出轴流风机耗电 费 但在几个供热期内，节省下的无效热损效益会逐步抵消掉设备初投资费用。此后的供热期内，设备的运行费用就较小。在保证供热效果的前提下，可把井口供热成本降至最低。