- GB 50215-2015 煤炭工業礦井設計規范
- 中國煤炭科工集團南京設計研究院有限公司 中國煤炭建設協會勘察設計委員會主編
- 3584字
- 2022-07-12 17:27:45
7.4 井下熱害防治
7.4.1 新建、改建和擴建礦井設計時,應根據評審備案的勘探地質報告提供的資料或按鄰近礦井的實測數值類比選取的資料,進行礦井氣溫預測計算,超溫地點應采取降溫措施。
現行《煤礦安全規程》規定,新建、改建和擴建礦井設計時,必須進行礦井風溫預測計算,超溫地點必須有制冷降溫設計,配齊降溫設施。
對于礦井通風網絡結算、瓦斯涌出量預測均沒有明確采用經鑒定的預測方法,因此,本修訂建議去掉“采用經鑒定的氣溫預測方法”。
7.4.2 對氣溫超限礦井,應采取綜合降溫措施。
根據國內外礦井熱害防治的經驗,采用綜合降溫措施治理礦井熱害既經濟,又有效。有熱害的礦井在礦井設計時,應當結合降溫需要選擇有利于礦井熱害治理的礦井開拓方式、巷道布置、采煤方法和通風系統。根據我國國情及國內外生產實踐經驗,條文規定了優先采用非機械制冷降溫措施,當此法不經濟或不可能實現時才采用機械制冷降溫措施。
7.4.3 采用非機械制冷降溫時,應根據礦井的具體條件,采用下列一種或多種措施:
1 利用冷源;
2 增加供風量或提高作業人員集中處的局部風速;
3 下行通風或同流通風等有利于降溫的通風方式;
4 回避井下熱源、隔絕或減少熱源向進風流散熱;
5 疏放或封堵熱水;
6 采空區熱源的封堵、抽排;
7 個體防護。
本條列述了非機械制冷降溫的主要措施,設計應用時應根據礦井的具體條件,采用其中一種或幾種措施的綜合。
利用冷源,包括利用天然冷源(如冷水、雪、冰等)和利用已有冷源(如工業附產品液氮等)。
增加供風量的方式有:提高通風設備的能力、降低通風阻力等措施。
提高局部風速可采用壓力或水力引射器、渦流器、小型通風機等措施。
有利于降溫的通風形式有:下行通風、同流通風、分區通風、W形或Y形通風、均壓通風、機電設備硐室獨立通風等措施。以上通風形式應有條件采用,并應符合現行《煤礦安全規程》有關規定。
回避井下熱源、隔絕或減少熱源向進風流散熱的主要措施有:將主要進風巷道布置在導熱系數、氧化散熱系數均小的巖層中,并避開局部地熱異常和熱水涌出的高溫帶;機電設備散發的熱量用專用地溝排放、采用水冷電機;將壓風管等產生熱量的管線隔熱或沿回風巷道布置;條件允許時,將機電設備布置在回風巷道中;采用隔熱型支護材料等。
有熱水的礦井采取超前疏放或封堵熱水是治理礦井熱害的有效措施之一,如平頂山八礦經疏放熱水后,礦井氣溫明顯下降。
在熱害嚴重的區段,短時作業人員可采用冷卻服等個體防護措施。
7.4.4 采用機械制冷降溫時,應根據礦井地質條件、開拓開采系統、巷道布置、礦井通風系統、制冷降溫范圍、采深、冷負荷、礦井涌水量及水質和水溫、回風風量和溫度、采掘機械化程度、熱源及條件類似礦井的經驗,進行技術經濟論證后,采用下列降溫方式:
1 壓縮空氣制冷系統;
2 井下移動式空調等局部降溫系統;
3 地面集中空調降溫系統;
4 井下集中或分區集中空調降溫系統;
5 地面與井下聯合空調降溫系統;
6 制冰降溫系統。
本條規定了采用機械制冷降溫方式應考慮的主要內容。設計應根據礦井的具體條件,計算采掘工作面和機電設備硐室的最小冷負荷和礦井降溫系統的年運行時間等,再結合其他有關條件進行技術經濟比較后確定礦井降溫方式。
本次修訂增加了采用制冰降溫系統的降溫方式。
7.4.5 井下空氣處理應符合下列規定:
1 井下空氣處理設備、設施應根據空調系統和需處理的空氣量、冷負荷等,綜合采用直接蒸發式、水冷表面式、噴淋式冷卻器或噴淋硐室;
2 井下空氣處理方式可采用集中處理或在各降溫地點分別處理;
3 當需處理的空氣量較大、冷負荷較大或狹長空間自然空氣溫度差大于10℃,用單一空氣處理設備或設施難以達到效果或不經濟時,宜采用綜合的空氣處理方式;
4 空氣處理設備的處理風量應根據冷負荷與送風溫差確定,但不應大于供給所在巷道處的風量。對掘進工作面,其處理風量不得超過該工作面全負壓供給該處風量的70%。
本條明確了井下空氣處理設備或設施選擇的依據和條件。一般空氣冷卻設備處理的風量和冷負荷會受到一定的限制,噴淋硐室能夠處理的風量和冷負荷較大,但其能量損失較大、效率較低、工程量較大。需要處理的風量是根據冷負荷和送風溫度差確定的,送風溫度不能太低,否則會造成環境溫度與送風溫度相差太大,對人體健康不利,這時可以考慮采用綜合的空氣處理方式,具體處理方式需結合礦井的實際條件進行多方案比較論證后確定。
7.4.6 制冷機冷凝熱排除方式應根據降溫方式、冷凝熱量、水源的水質和水量及水溫、礦井回風風量和溫度、采深等因素確定,并應符合下列規定:
1 地面排除冷凝熱時,可采用冷卻塔或天然水體;
2 當采用井下集中空調系統降溫方式,且井下水水質、水量、水溫合適或經處理合適時,應采用井下水排除冷凝熱;井下水不適用時,應對礦井回風排除冷凝熱、將冷凝器循環冷卻水排至地面進行降溫處理等排放方式進行技術經濟比較后確定;
3 井下利用回風排除冷凝熱時,回風風流濕球溫度不宜高于29℃。
地面集中空調降溫系統利用溫度較低的天然水體和井下空調系統利用條件合適的礦井涌水來排除制冷設備的冷凝熱可以有效地節能。根據熱害防治經驗,當礦井回風風流的濕球溫度超過29℃時,利用回風風流排除冷凝熱一般都比較困難。
7.4.7 制冷劑的選擇應符合防火、不爆炸、無毒、冷凝溫度高、冷凝壓力低、環保等要求。
制冷劑的選擇原則是從確保運行安全、環保和提高運行經濟性等要求提出來的。涉及礦井安全生產問題,井下使用制冷劑如不強制要求,會引發安全事故,并對井下作業人員造成人身傷害,必須嚴格執行。
7.4.8 制冷機冷負荷備用系數可取1.10~1.20,制冷設備數量不宜少于2臺。當冷負荷較大時,宜選用大型制冷機。
制冷設備的負荷備用系數主要考慮由于井下需降溫地點為不固定、不確定和預測誤差、輸冷系統保溫達不到設計效果等因素,可能會引起設備能力的不足。當空調降溫系統終端較多,制冷站制冷機數量少時,系數取大值,反之取小值。
制冷站的冷負荷包括采掘工作面和機電設備硐室的冷負荷、輸冷管路的冷損、輸冷泵對載冷劑的加熱量、載冷劑高低壓耦合裝置的冷損(采用該設備)、作業用水的(采用該方案時)其他冷量損失。
制冷設備選型時,應考慮冷量的調節及設備的檢修,制冷機的設計工況的制冷量應大于或等于制冷站的冷負荷。根據計算的冷負荷盡量選大型制冷機,其效率和能效比均較高,設備容量大,需要的臺數少,管理比較簡單,占地面積和投資少。同一制冷站的制冷機,其型號宜相同。
7.4.9 當制冷站設在地面時,制冷機房設計與布置應符合現行國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范》GB 50019的有關規定。制冷機房位置與進風井口的距離不宜小于50m,且應處于夏季主導風向下方。
制冷機房位置在距進風井口50m以外,方位處于夏季主導風向下方,以防止制冷機房泄漏的制冷劑氣體隨風流進入井筒。
7.4.10 當制冷站設在井下時,制冷硐室的位置和布置應有利于供冷和排除冷凝熱,并應滿足設備的搬運、安裝、維修、操作和安全等要求。
制冷硐室的位置要有利于供冷和排除制冷設備的冷凝熱,使其系統的動力消耗最低。制冷設備硐室宜采用獨立通風,以使設備檢修和事故時,制冷劑氣體能直接排至回風巷道中,另外還可減少進入進風風流的機電設備散熱量。
7.4.11 井深大于600m時,采用地面集中空調系統的冷量傳輸應有耦合裝置。耦合方式的選擇應根據安全、節能、高效、維護管理方便等因素,經技術經濟論證后,選用殼管式高低壓換熱器、水能回收裝置、多腔熱壓轉換器等設備。
井深大于600m時,靜水壓力較高,必須通過耦合釋壓,否則全部空調終端設備和管路均處于高壓工作狀態,既不安全,又不經濟;另外,由于自身壓縮而升溫,使能損增大。因此,必須采用耦合裝置,使系統運行安全、節能、高效,維護管理方便。
7.4.12 冷量傳輸管道的供水管應隔熱。回水管是否隔熱應根據回水管所在的環境溫度確定。冷量傳輸應符合下列規定:
1 管道隔熱材料與結構應能防火、防潮、隔氣、無毒,并應避免“冷橋”產生,溫升不應高于0.6℃/1000m;
2 管道可采用壁掛、架空或地溝形式敷設,輸冷管不宜布置在回風巷中;
3 低溫冷媒宜根據原材料的來源、腐蝕性、水溶性、冷媒溫度和價格等因素,采用氯化鈣溶液、乙二醇水溶液或丙三醇等水溶液,溶液的濃度應根據冷媒溫度確定。
要提高能量輸送系統的輸送效率,既要注意隔熱材料的合理選擇,也不能忽視隔熱結構的合理設計。隔熱材料的選取必須考慮無毒、防火、防潮、隔氣等要求。
可供選擇的低溫冷媒,目前只有下列四種:食鹽水溶液、氯化鈣溶液、乙二醇水溶液和丙三醇水溶液。食鹽價格雖最為低廉,但腐蝕性較強,不宜采用。氯化鈣的價格低于乙二醇和丙三醇,但尚有一定的腐蝕性,可用于輸冷管道敷設在地面、平硐或斜井等易于檢修的場合。乙二醇和丙三醇對金屬無腐蝕作用。當輸冷管道需通過立井井筒或其他不便檢修的地方時,必須選用對管道無腐蝕作用的冷媒。
7.4.13 礦井制冷系統中的供冷系統和冷卻水系統的管網應進行水力平衡計算。水力系統設計應符合現行國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范》GB 50019及《建筑給水排水設計規范》GB 50015的有關規定。
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