远红外热风输送系统在煤矿的应用和推广

时间：2024-04-25

翟展红

【摘要】《煤矿安全规程》规定：井筒进风井口以下的空气温度必须在2℃以上。安家沟风井使用远红外热风输送系统替代传统燃煤热风炉，目前已运行4个采暖季，经评估认为该系统具有初期投资少、运行可靠、运行费用低等优点，具有良好的示范性，从长远考虑，具有一定的经济、环境和社会效益，值得在其他煤矿推广应用。

【Abstract】 "Coal Mine Safety Regulations" stipulates that the air temperature under the air inlet of shaft must be above 2℃. In Anjiagou air shaft， we used far infrared hot air conveying system to replace the traditional coal-fired hot blast furnace， until now， it has run 4years， the assessment shows that it has the advantages of low initial investment， reliable operation， low operating cost， and has a good demonstration， in the long run， it has a certain economic， environmental and social benefits， is worthy to be promoted in other coal mines.

【关键词】远红外；热风；煤矿；推广

【Keywords】far-infrared； hot wind； coal mine； promotion

【中图分类号】DT82 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0155-02

1 引言

《煤矿安全规程》第 137 条规定：“进风井口以下的空气温度必须在2℃以上”，而在我国北方，冬季气温都在0℃以下，寒冷气流致使井上井下温度相差无几，且持续时间长，必须对主井及副井进行热风输送，确保热风入井与冷风混合后，井内温度上升至5℃左右，井下方能正常生产，故煤矿井筒的保暖防冻工作尤为重要。

传统的井筒保暖采用燃煤锅炉产生的高温蒸汽或热水加热管道、燃煤热风炉产生热风再由鼓风机吹入井筒等方式进行供热，运行时间虽然只有5个月，但对空气的污染较大，运行成本又高，无论从经济还是环保角度考虑，选用清洁能源替代燃煤热风炉进行供热已成为一种必然趋势。我们通过市场调查，结合本公司矿井条件，对当下比较先进的远红外线空气加热、回风源热泵供热两种方案进行了比较，并在集团公司召开专题讨论会，最终确定采取远红外线空气加热方案。

本系统所使用的远红外线是波长范围为 4～1000 μm的电磁波，容易被有机物吸收，它本身并不是热，而是在被物质吸收后变成热，通过辐射传递为物质内部加热。系统启动后，远红外加热管吸收电磁波，表面温度可达 800～1000 度，使加热管周围15mm内分布的空气分子产生振荡，并在1～1.4s的时间内迅速升温到80～210℃，然后与常态冷空气混合后通过风机送到主井井口和副井井口，可向井下提供 70～80℃的热风，使井筒温度保持在5℃以上，确保井下设备设施的正常运转。该系统对电能的利用率极高，能效比达到 2.8 以上，对节约能源、环境保护、安全生产将带来新的条件和效益，已在内蒙古阿尔巴斯一矿、山西焦煤正兴煤矿、西山官地矿安家沟风井等处安装使用。接下来以安家沟风井为例，详细分析该系统。

安家沟风井位于天龙山风景保护区，设计回风量不低于8000m3/min，进风量不低于6000m3/min，据山西省环保厅批复意见，项目供热不得采用燃煤锅炉，仅可采用燃油、燃气、电等清洁能源方式，但结合现场实际情况，燃油、燃气没有合适的燃料源，而电锅炉运行成本又极高，均不具备可行性。后经市场调研，确定选择了扬州希德电气公司的方案——在进风井安装远红外线热风输送系统。这是集团公司首次采用该技术，立项、招标等手续完成后组织施工，于2013 年 8 月中旬开工，12月初完成安装并投入运行，用时115天。

2 建设内容

①新建門式钢结构厂房，长 24m，宽10m，建筑面积240m2。

②安装 5 台远红外热风系统，其中 XDH-580kW 远红外热风系统 3 台，XDH-680kW 远红外热风系统 2 台。3台运行，2台备用，即冬季采暖运行 3 台机组（其中 2 台用于井下供暖，1 台用于地面办公区供暖），备用 2台。主要设备选型如下表：

3 设计技术指标

要求在冬季环境温度-25℃、进风量 6000 m3/min的情况下，进风井进口热风温度达到 80℃以上，井下温度达到 5℃以上。

4 投资情况

本项目总投资 388 万元，其中设备购置及安装 330 万元（含配套热风管网 70 万元），土建 58 万元。

4.1 运行成本分析

按照 6kV 开关柜电表读数计算，2013-2016 年度采暖季实际用电量及费用如下表：

4.2 运行效果

通过观察，该系统在2013 年至 2016 年采暖季供热效果良好，能够满足井下供热要求，实际进风井口温度达到 80℃以上，井下温度达到 6℃～10℃，完全满足《煤矿安全规程》要求。

4.3 与传统燃煤锅炉对比分析

安家沟风井项目风井供热初步设计为安装 4 台 3T 热风炉，概算投资 646 万元，其中热风炉 195 万元，水泵、热风管等 73万元，动力配电 84 万元，土建（400 m2厂房）94 万元，配套布袋除尘器、脱硫器等环保设施约 200 万元。运行费用约 170 万元/年，其中燃煤费用 90 万元（参考同类型风井燃煤量 3000 吨、按 300 元/吨计算），锅炉维护维修费用40 万元，环保药剂投入 10 万元，人工成本 15 万元，电费及其他 15 万元。

经比较，采用远红外热风输送系统比燃煤锅炉在投资方面可减少 258 万元，运行费用每年可节省约 120 万元。

4.4 存在不足及建议

4.4.1 优化设备选型

目前项目安装 5 台远红外设备，采暖期仅运行 2 台、长期备用 3 台。建议在今后项目中，按照风井初期和后期进风量，分期配置设备能力和台数，降低初期投资。

4.4.2 远红外热风不适用建筑物采暖

我们在风井值班室及工作房也敷设了热风管路，利用鼓风机输送热风，但实践中，值班人员仅使用空调即可满足日常采暖需求，新安装的热风输送系统未能发挥作用。建议在今后项目中，如果井筒采用远红外热风输送方式，值班室和工作房采暖利用空调或电暖气供热即可。

5 总体评价

安家沟风井是集团公司首次采用远红外供热技术，目前已运行近 4 个采暖季，对该总体方案做出如下评价：

①初期投资少，热效率高，节能环保，性能稳定，实现了无人值守。

②系统配套自控系统，可远程监控热风炉的运行参数，并根据环境温度及风量自动调整功率档位，有效降低能耗，节约运行费用。

③运行成本低，2013 年 12 月运行至 2017 年 1 月底累计耗电 306 万度，平均每个采暖季用电费用约 45 万元。

④维护费用极低，实际使用四年内无任何维护。