煤矿井筒防冻设计计算

井筒防冻设计计算

为防止冬季井筒结冰，保证生产和人员安全，根据《煤炭工业矿井设计规范》的要求，矿井工业场地各进风井均应设置井筒防冻装置，对入井空气进行加热。本矿主井为立井、副井为斜井，通风容易时期主井进风量为28 m3/s，副井进风量为8m3/s，通风困难时期主井进风量为6 m3/s，副井进风量为30m3/s。主、副立井采用有风机冷热风在井筒混合的井筒防冻方式，井筒防冻室外计算温度取历年极端最低温度平均值为-11.7℃，空气加热室出口温度65℃，混合至2℃由热风道送至井筒。热风计算温度为30℃，主立井和副立井加热热媒为工业场地锅炉房提供的0.3MPa（表压）的饱和蒸汽,饱和温度为133.6℃。

一、井口空气加热方式

冷、热风在井筒内混合。

二、空气加热量的计算

1、设计参数

（1）通风容易时期主井进风量为28 m3/s，副井进风量为8m3/s，通风困难时期主井进风量为6 m3/s，副井进风量为30m3/s。

（2）主井为立井、副井为斜井。

（3）井筒防冻室外计算温度取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃。

（4）主井空气加热室出口温度65℃，斜井空气加热室出口温度45℃。

（5）冷、热在井筒内混合，混合温度取2℃。

（6）热媒采用0.3MPa饱和蒸汽,饱和温度为133.6℃。

2、空气加热量的计算

Q=ａMｃｐ(ｔｈ-ｔ1)

式中: Q总—井口空气总加热量，KW；

M—井筒进风量，㎏/ｓ；

ａ—热量损失系数，井口房不封闭取1.1；

ｔｈ—冷、热风混合温度取2℃；

ｔ1—室外冷风温度，℃，取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃；

ｃｐ—空气定压比热，ｃｐ=1.10ＫＪ／（㎏.K) 。

通风容易时期：Q 总主=1.1×28×1.297×1.10×(2 - -11.7) =602KW

Q 总副=1.1×8×1.297×1.10×(2 - -11.7) =172 KW

通风困难时期：Q 总主=1.1×6×1.297×1.10×(2 - -11.7) =129 KW

Q 总副=1.1×30×1.297×1.10×(2 - -11.7) =645 KW

3、通过空气加热量的计算

l

h l h t t t t aM M --=01，Kg/s 式中: M1—通过空气加热器的风量；

M —井筒进风量，㎏/ｓ；

ａ—热量损失系数，井口房不封闭取1.1；

ｔｈ0—加热后加热器出口热风温度，℃，立井取65℃，斜井取45℃；

ｔｈ—冷、热风混合温度取2℃；

ｔ1—室外冷风温度，℃，取当地历年极端最低温度平均值为-11.7℃。

通风容易时期：M1主=1.1×28×1.2977

.11657.112----⨯=7.14㎏/ｓ M1副=1.1×8×1.2977.11457.112----⨯

=2.76㎏/ｓ 通风困难时期：M1主=1.1×6×1.2977

.11657.112----⨯=1.53㎏/ｓ M1副=1.1×30×1.2977

.11457.112----⨯

=10.34㎏/ｓ 4、空气加热器能够供给的热量 • Q ‘＝kS △t p ， KW

式中 Q ＇─空气加热器能够供给的热量，KW ，)('01h p t t C M Q +⨯⨯=

• K ─空气加热器的传热系数，KW/（m 2·K ），空气加热器传热系数：K=P ·（v

ρ）q 式中：p ，q--经验公式的系数和指数，一般井口房不密闭时(v ρ)＇可选4～

8Kg/m 2.s,井口房密闭时(v ρ)＇可选2～4Kg/m 2.s ，K=()13.3566.1449.0=⨯；

• S ─空气加热器的散热面积，m 2；

△t p ─热媒与空气间的平均温差，℃。

当热媒为蒸汽时：

△t p ＝t v -(t l +t h0)/2，℃ (8-1-5)

式中 t v ─饱和蒸汽温度，℃；

t l 、t h0─空气加热器前、后的空气温度,℃； 通风容易时期：=∆=p

'

t k Q 主S 180.043m =∆=p

'

t k Q 副S 46.563m 通风困难时期：=∆=p

'

t k Q 主S 38.583m =∆=p

'

t k Q 副S 174.433m 三、加热方式和加热设备选型

1、加热方式

主井、副井冷、热风在井筒内混合，将被加热的空气通过专用通风机和热风道送入井口以下2米处，在井筒内进行热风和冷风的混合。通风机设在冷风侧，混合后空气温度为2℃。

2、耗热量

通风容易时期主井进风量为28 m 3/s ，副井进风量为8m 3/s ，通风困难时期主井进风量为6 m 3/s ，副井进风量为30m 3/s 。冷风温度即室外空气计算温度取历年的极端最低温度平均值为-11.7℃，主井空气加热室出口温度为65℃，副井空气加热室出口温度为45℃，冷、热风混合后温度为2℃。通风容易时期主井空气加热室加热空气量为7.14㎏/ｓ，主井井筒防冻耗热量为602KW 。副井空气加热室加热空气量为2.76㎏/ｓ，副井井筒防冻耗热量为172KW 。通风困难时期主井空气加热室加热空气量为1.53㎏/ｓ，主井井筒防冻耗热量为129KW 。副井空气加热室加热空气量为10.34㎏/ｓ，副井井筒防冻耗热量为645KW 。

主、副井井筒防冻总耗热量为774KW。

3、加热设备

通风容易时期：主井空气加热室加热热媒采用0.3MPa饱和蒸汽，饱和温度为133.6℃。选用的加热器的传热面积应比计算面积大10%-20%，选用SRZ-15×6D型散热器6片，每片散热面积为37.73 m2，总散热面积为226.38 m2。散热器按3排2列为一组。配备2台T35-11型№7.1轴流式通风机，每台风量为15769 m3/ｈ。共组成2个机组。

副井空气加热室加热热媒采用0.3MPa饱和蒸汽，饱和温度为133.6℃。选用的加热器的传热面积应比计算面积大10%-20%，选用SRZ-6×6D型散热器4片，每片散热面积为15.33 m2，总散热面积为61.32m2。散热器按2排2列为一组。配备2台T35-11型№4.0轴流式通风机，每台风量为4263m3/ｈ。共组成2个机组。

通风困难时期：主副井设备互换，空气加热室加热热媒均采用0.3MPa饱和蒸汽，饱和温度为133.6℃。

4、加热设备布置

空气加热采用轴流风机与空气加热器组合的布置方式，空气加热室与主、副井井口房联建，空气加热室采用两台机组的布置方式，轴流风机和加热器用铁皮风道连接。

热风道采用不燃材料，并在由空气加热室送出至井口的热风风道上设置2道防火门，以满足安全要求。

四、供热设备选型

1、供热设备

工业场地设置锅炉房，供给需要热源的建筑物。锅炉燃料采用本矿生产的原煤，采暖期总耗热量Q=786.89KW。

根据本矿煤质特点及矿井耗热量情况，该矿已购置DZL2-1.0-A II型锅炉两台，采暖期两台运行，非采暖期一台运行，锅炉给水需软化，软化处理采用自动软水器两台，流量为2t/h。由于锅炉出渣小，所以采用人工手推车出渣，上煤