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郑煤集团盛华煤矿应用恒温水源进行矿井降温

时间:2018-09-22 22:23来源: 作者: 点击:
? 郑煤集团盛华煤矿应用恒温水源进行矿井降温 1 矿区概况 淮南矿区地处安徽省北部,淮河中游两岸,东起郯芦断裂,西至阜阳市,器械走向180km,南抵八公山、舜耕山,郑煤集团盛华煤矿,北止明龙山、上窑一带,南北宽约30km,矿区总面积约3 600km2。今朝淮南矿区
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郑煤集团盛华煤矿应用恒温水源进行矿井降温

  1 矿区概况

  淮南矿区地处安徽省北部,淮河中游两岸,东起郯芦断裂,西至阜阳市,器械走向180km,南抵八公山、舜耕山,郑煤集团盛华煤矿,北止明龙山、上窑一带,南北宽约30km,矿区总面积约3 600km2。今朝淮南矿区共有9对矿井,均为煤与瓦斯凸起矿井,矿区核定年临盆才能3 000万t。地面年平均气温15.3℃、相对湿度74%、年夜气压力101.3kPa,恒温带距地表深度20~30m,恒温带温度16.8℃,夏季(6~8月)气温较高,7月份平均气温为30℃。

  2 应用恒温水源进行矿井降温的可行性分析

  2.1 空气和水的比热容

  当P为106.67kPa,t=30℃,φ=95%,d=0.0244kg/kg时,

  干空气比热容:1,郑煤集团盛华煤矿.0045kJ/(kg·K)

  水蒸气比热容:1.85kJ/(kg·K)

  湿空气的焓:i=1.0045t+0.001d(2501+1.85t)=30.136kJ/kg

  推敲井降低温的过程近似为等湿、减焓、降温过程,30℃的湿空气温度变更1℃,其焓的变更量:Δi=1.0785kJ/kg。

  水的比热容:4,郑煤集团盛华煤矿.19kJ/(kg·K);

  20℃水的焓:83.8 kJ/kg。

  30℃水的焓:125.7 kJ/kg;

  20℃~30℃的水温度变更1℃,其焓的变更量为Δi=4.19 kJ/kg。

  2.2 恒温水降温后果分析

  在井下近似等压等湿的降温过程中,1kg的水温度每升高1℃,就可使1kg的湿空气温度降低3.895℃;m3的水温度每升高1℃,就可以使3 237.5 m3的湿空气温度降低1℃。

  2.3 恒温水源降温才能分析

  淮南矿区恒温水源温度为16.8℃,推敲从地面往井下输送过程中的温升(视管道的绝热程度而定),假定井降低温时水源温度为20℃,降温后的回水温度为26℃;井降低温前的空气温度为32℃,降温后的空气温度为26℃。那么1 m3的恒温水源水就可使3 237.5 m3的井下空气温度由32℃降低到26℃。

  2.4 矿井降温需水量分析

  根据淮南矿区的实际情况,年产300万t高瓦斯凸起矿井,如二级热害矿井潘一、潘三矿,其矿井需风量应在20 000 m3/min以上。按有效风量应用率85%推敲,再除去井底峒室和一些不须要降温的采掘工作面的用风量,实际须要降温的风量可占到矿井风量的60%,即须要降温的风量为12 000 m3/min。那么,矿井降温所需恒温水量为:3.71 m3/min,222.4 m3/h。

  2.5恒温水源的靠得住性分析

  因为恒温水水源温度常年变更甚微,是以恒温层水源可用于常年降温。此外恒温水水源丰富,淮南矿区煤系地层覆箅着145~564m的新生界地层,流沙层特别厚,地下水位又为地表以下1~2m。2003年7~9月份时代,潘三矿邻近农民的机灌井,井水从井中天然流出地表,形成涌泉,可看法下水的充分程度。

  2.6 现场实验

  应用恒温水源进行矿井降温的可行性,一般临盆矿井在停产检修时代,都具备实验前提,具体后果可进行现场实验。

  3 恒温水源进行矿井降温的体系构成

  恒温水源进行矿井降温的体系道理图,详见图1。

  

  

  图1 恒温水源进行矿井降温的体系道理图

  4 恒温水源降温体系的运行

  4.1 连通器道理

  恒温水源降温体系可采取连通器道理设置,即进水口和出水口均设置在地面,依附进回水温差形成的天然水压运行,当天然水压能形成须要水量的流速时,可推敲进步进水口高度,来进步压差,用以包管体系正常运行。若井降低温体系采取开式轮回时,可在井底进行高低压转换。

  4.2 经济流速

  矿井降温所需水量取决于管径和流速,流速取决于水和体系(管道)的总阻力。管径过年夜增长初期投资,流速过年夜则须要添加动力。一般管道经济流速区间为2~4m/s,要实现尽量不消或罕用动力运行,恒温水源降温体系的经济流速应按4m/s进行设计。若需水量为4 m3/min时,则管道内径d≥146mm.

  4.3 管道总阻力

  管道阻力取决于管径、管道流速和管道流程,加上管道拐弯、阀门控制等的局部阻力就是管道总阻力,也即体系阻力。试取管道内径为Φ152mm,管道总长度为10 000m局部阻力为总阻力的20%进行计算:管道的总阻力为110 608Pa。

  4.4 天然水压

  天然水压的年夜小取决于进回水温差和实际降温地点的垂深。取进水温度为18℃,回水温度为30℃,降温点垂深为600m,进行模仿计算:

  h自=(998.2-995.7)×9.81×600=14 715Pa

  4.5 水塔高度

  水塔高度取决于管道(体系)总阻力与天然水压的差值。

  h塔高=(h总-h自)/9.81×998.2=11.145m

  5 恒温水源矿井降温体系的实施

  5.1 采煤工作面降温的实施

  (1)采取闭式轮回时,采煤工作面降温采取套管换热,换热后的冷水,用来进行工作面进风巷巷顶及巷道两侧迈步喷淋降温,可推敲喷淋水汇集,轮回应用,也可根据巷道前提,让其自流入采区或井底水仓,从采区域井底水仓取水应用。需配高压水泵2台,1台应用,1台备用。

  (2)采取开式轮回时,直接应用恒温水源对工作面的进风巷巷顶及巷道两侧迈步喷淋降温,并根据巷道前提,推敲进行喷淋水汇集,导水管排至水沟,或让其自流入井底水仓,经高低压装配排到地面。

  5.2 掘进工作面降温的实施

  (1)采取闭式轮回时,掘进工作面降温直接应用恒温水源冷水。用小管径钢管直接设置在风筒内部,靠钢筒内的风流与钢管直接换热,如通风距离较短,换热不敷充分,可推敲钢管多次往返,以达到出水温度与风温近似相等的换热目标。降温后果由经由过程的冷水量进行控制。

  (2)采取开式轮回时,采取矿用移动式喷淋空冷器直接喷淋恒温水源冷水,喷淋水由集水管排出。降温后果由喷淋水量进行控制。

  5.3 局部高温点降温

  对局部热温源地点,如刚揭穿的围岩、煤壁、采空区老塘口、上隅角老塘口,可直接喷洒恒温水源冷水降温。

  5.4 帮助降温

  井底车场、年夜巷的装载喷雾、净化喷雾,高温区域采区内部的各类转载喷雾、净化喷雾、移回喷雾等,一律改为应用恒温水源进行喷雾,以达到帮助降温的目标。

  5.5 弥补降温

  不清除在夏季高温季候,少数地点应用恒温水源降温后,空气温度依然超标的可能。此时,可对恒温水源进行加冰制冷,以知足矿井降温须要。

  6 经济技巧比较

  6.1与地面集中机械制冷降温体系投入比较

  恒温水源矿井降温体系与地面集中机械制冷降温体系有类似一面,即井降低温管路基本相同。但省却了昂贵的机械制冷设备——冷水机组和地面厂房,以及降温体系的末尾设备、排热体系和巷道工程。初步估算,建立恒温水源降温体系的总费用,仅为树登时面集中机械制冷降温体系的30%。

  6.2与地面集中机械制冷降温体系运行费用比较

  若以年产量300万t矿井计算,需降温风量为12 000 m3/min,降温温差7℃为例,地面集中机械制冷降温体系的制冷量应在2 000kW以上,装机总功率要在1 000kW以上(包含:冷水机组、泠水泵、冷却泵、空冷器局部通风机);而恒温水源降温体系,仅须要4 m3/min的排水才能即能知足,总功率100kW高低。可见在电耗这项上,能节约90%,并且恒温水源降温体系无须设备备件、原材料消费,保护费用几乎为零。在经济运行方面具有无可比较的优势。

  6.3回水管路可与防尘洒水管路共用

  恒温水源降温体系的回水管路可与防尘洒水管路共用,而防尘洒水管路是现有的,并且是必须要有的,用作恒温水源降温体系回水管路时,只须要对其局部管径进行改换,即可知足须要,如许又省去了恒温水源降温体系的近一半扶植费用。

  机械制冷降温供水温度一般为5~7℃,而恒温水源供水温度为18~22℃,在雷同的需冷量情况下,其终端设备要年夜得多或需水量很年夜,是以不合的矿井是否能采取恒温水源进行矿井降温要根据其具体情况来具体分析。

  

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