矿井加热机组KJZ-40S煤矿井口空气加热器

1.1产品介绍 

通风是采矿中的重要环节，冬季通风中由于带来矿井地面环境的寒冷气流经过井下通道，致使井上井下都与环境温度相差无几。采矿设备与设施不能在低温环境下运行工作，如综采设备的润滑油、输送煤炭出井的橡胶输送带、供给井下工作用的自来水、操控作业人员的工作条件等等。为了保证井下设备设施的正常运转，保证安全生产，需对主井及副井进行热风输送，冷热风入井混合后井内上升至大于2℃以上，确保生产安全运行。

  传统做法为在主井井口、副井井口处各设空气加热室一座，主副井供热热媒一般为高温蒸汽锅炉提供的蒸汽或常压锅炉提供的蒸汽和热水或使用燃煤对铸铁管道直接加热使管道内空气加热，末端采用散热器或暖风机，经风机将空气加热室的热风输送到井下。

  山东世光工业设备集团股份有限公司研发生产的远红外线热风输送系统，科学先进地运用了传热的三大主要方式，对流、热传导、辐射技术。远红外线热风输送系统中的热风炉加热管表面温度为 800~1000度，使加热管周围15mm内分布的空气产生振荡，并在1~1.4s的时间内被迅间加热到80~210℃。红外线加热管设置为密切分布，在15mm内只有一根加热管工作就能传递热量、辐射周围的其他加热管，整个加热室内的每根加热管均有相应的热量对空气加热。红外线热风输送系统对电能的利用率极高，能效比COP可达到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，方案针对煤矿对传统锅炉供热以及远红外线热风输送系统进行性能比较，从投资、热力负荷、电力负荷、安全性、占地面积、运行费用等方面进行全面分析对比，从而对远红外线热风输送系统的节能环保、安全可靠得到明确的结论，为相关主管部门提供科学依据。

1.2 编制依据 
（1）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003 
（2）《锅炉房设计规范》GB50041-2008 
（3）《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005 
（4）《煤炭工业采暖通风及供热设计规范》GB/T50466-2008 
（5）《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001 
（6）《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 
（7）《工业企业厂界噪声标准》GB12348-2008 
（8）《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002 
1.3 气象资料 
（1）冬季极端最低温度平均值：-17.6℃ 
（2）冬季采暖设计室外计算温度：-12℃ 
（3）年采暖天数：150天 
（4）冬季主导风向：WN（西北风） 
（5）冬季室外平均风速：2.9m/s 
1.4 其他资料 
（1）远红外热风输送系统单台机组处理风量20000m?/h,机组装机功率310kw 
（2）送风温度90~110℃ 
（3）主井风机排风量30m?/s，副井风机排风量32m?/s 
（4）主井及副井内温度保证值≥5℃ 

2 通风耗热量计算 
（1）空气温度-17.6℃下，空气密度ρ=1.378kg/m3。 
　　　主井及副井总风量G =30+30=62 m?/s 
　　　转换成质量流量G=62×1.378=85.5kg/s。 
（2）进风温度t1=-17.6℃，排风温度t2=5℃，空气的比热容cp=1.01KJ/Kg·℃。 
（3）耗热量Q1= Gcp（t2-t1）=85.5×1.01×（5-（-17.6））=1952kw 

3 红外线加热的原理 
3.1 什么是远红外线 
　　远红外线是电磁波。电磁波是电场与磁场交互而产生的一种波。太阳从伽马线到电波放射着各种波长的电磁波。其中０．７５～１０００微米（μｍ）的波长范围称作红外线。比这更长的，４～１０００μｍ波长范围叫做远红外线。把这波长换算成温度则是４５０℃～ー２７０℃。也就是比较而言低温的放射体所发电磁波就是远红外线。 
　　图1 电磁波的种类与远红外线的波宽 

3.2 远红外线的加热作用 
　　远红外线可以给予持有电极特性的分子（譬如水分子）运动能量。给了分子振动能量后就可以使运动活跃起来。分子原来就是运动着的。氢分子的速度是1.8Km/s、笔直可跑距离为1.78×10-5cm，与其它分子的冲突次数是１秒100亿。得到远红外线能量的分子会加速与其他分子冲撞，分子冲撞产生热。远红外线本身并非热。能让对方分子自己发热的是电磁波。 
3.3 远红外线与热风的区别 
　　　远红外线不是热风，是叫做电磁波的一种电波，容易被有机物吸收，被吸收后变成热。热的传导方法有热传导、对流、辐射3种，远红外线只是辐射传递。热风是给物质表面加热，远红外线则是给物质内部加热，区别在此。 
3.4 红外线的传热学基本理论 
（1）不同特性的物体发射的红外线特性（波长）不同，不同特性的红外线易为特性相同的物体所接收。  
（2）热能传递的形式：辐射、传导、对流。  
（3）热能在高温下主要（90%）以辐射的形式传递，其辐射强度与温度的四次方成正比。 
（4）辐射热能的吸收能力与受热物体的表面黑度成正比。 
（5）受热物体的热能传导强度与（该物体表面和内部）温度梯度成正比与热阻成反比。 
3.6 远红外线的用途 
　　工业加热与干燥的方法很多，自能源危机以来，世界各国为提高能源使用效率与发展能源多元化，纷纷研发各种节约与替代能源技术，其中辐射加热干燥由于方法的特殊性，被证实为最有效率的加热与干燥技术之一，而被广泛地用于取代传统的热风式加热与干燥系统。辐射加热与干燥包括红外线、紫外线、微波/射频、电子束与雷射等，其中红外线加热干燥是利用电磁辐射热传原理，以直接方式传热而达到加热干燥物体的目的，从而避免加热热传媒体导致的能量损失，有益能源节约，同时红外线因有产生容易，可控性良妤等特质，而有加热迅速、干燥时间短、生产力提高，产品品质改进及设备空间节省等优点。