礦井加熱機組KJZ-40S煤礦井口空氣加熱器

1.1產品介紹 

通風是採礦中的重要環節，冬季通風中由於帶來礦井地面環境的寒冷氣流經過井下通道，致使井上井下都與環境溫度相差無幾。採礦設備與設施不能在低溫環境下運行工作，如綜采設備的潤滑油、輸送煤炭出井的橡膠輸送帶、供給井下工作用的自來水、操控作業人員的工作條件等等。為了保証井下設備設施的正常運轉，保証安全生產，需對主井及副井進行熱風輸送，冷熱風入井混合后井內上升至大於2℃以上，確保生產安全運行。

  傳統做法為在主井井口、副井井口處各設空氣加熱室一座，主副井供熱熱媒一般為高溫蒸汽鍋爐提供的蒸汽或常壓鍋爐提供的蒸汽和熱水或使用燃煤對鑄鐵管道直接加熱使管道內空氣加熱，末端採用散熱器或暖風機，經風機將空氣加熱室的熱風輸送到井下。

  山東世光工業設備集團股份有限公司研發生產的遠紅外線熱風輸送系統，科學先進地運用了傳熱的三大主要方式，對流、熱傳導、輻射技術。遠紅外線熱風輸送系統中的熱風爐加熱管表面溫度為 800~1000度，使加熱管週圍15mm內分布的空氣產生振盪，並在1~1.4s的時間內被迅間加熱到80~210℃。紅外線加熱管設置為密切分布，在15mm內只有一根加熱管工作就能傳遞熱量、輻射週圍的其他加熱管，整個加熱室內的每根加熱管均有相應的熱量對空氣加熱。紅外線熱風輸送系統對電能的利用率極高，能效比COP可達到2.8以上，對節約能源、環境保護、安全生產將帶來新的條件和效益，方案針對煤礦對傳統鍋爐供熱以及遠紅外線熱風輸送系統進行性能比較，從投資、熱力負荷、電力負荷、安全性、佔地面積、運行費用等方面進行全面分析對比，從而對遠紅外線熱風輸送系統的節能環保、安全可靠得到明確的結論，為相關主管部門提供科學依據。

1.2 編製依據 
（1）《采暖通風與空氣調節設計規範》GB50019-2003 
（2）《鍋爐房設計規範》GB50041-2008 
（3）《煤炭工業礦井設計規範》GB50215-2005 
（4）《煤炭工業采暖通風及供熱設計規範》GB/T50466-2008 
（5）《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2001 
（6）《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996 
（7）《工業企業廠界噪聲標準》GB12348-2008 
（8）《通風與空調工程施工質量驗收規範》GB50243-2002 
1.3 氣象資料 
（1）冬季極端最低溫度平均值：-17.6℃ 
（2）冬季采暖設計室外計算溫度：-12℃ 
（3）年采暖天數：150天 
（4）冬季主導風向：WN（西北風） 
（5）冬季室外平均風速：2.9m/s 
1.4 其他資料 
（1）遠紅外熱風輸送系統單台機組處理風量20000m?/h,機組裝機功率310kw 
（2）送風溫度90~110℃ 
（3）主井風機排風量30m?/s，副井風機排風量32m?/s 
（4）主井及副井內溫度保証值≥5℃ 

2 通風耗熱量計算 
（1）空氣溫度-17.6℃下，空氣密度ρ=1.378kg/m3。 
　　　主井及副井總風量G =30+30=62 m?/s 
　　　轉換成質量流量G=62×1.378=85.5kg/s。 
（2）進風溫度t1=-17.6℃，排風溫度t2=5℃，空氣的比熱容cp=1.01KJ/Kg·℃。 
（3）耗熱量Q1= Gcp（t2-t1）=85.5×1.01×（5-（-17.6））=1952kw 

3 紅外線加熱的原理 
3.1 什麼是遠紅外線 
　　遠紅外線是電磁波。電磁波是電場與磁場交互而產生的一種波。太陽從伽馬線到電波放射着各種波長的電磁波。其中０．７５～１０００微米（μｍ）的波長範圍稱作紅外線。比這更長的，４～１０００μｍ波長範圍叫做遠紅外線。把這波長換算成溫度則是４５０℃～ー２７０℃。也就是比較而言低溫的放射體所發電磁波就是遠紅外線。 
　　圖1 電磁波的種類與遠紅外線的波寬 

3.2 遠紅外線的加熱作用 
　　遠紅外線可以給予持有電極特性的分子（譬如水分子）運動能量。給了分子振動能量后就可以使運動活躍起來。分子原來就是運動着的。氫分子的速度是1.8Km/s、筆直可跑距離為1.78×10-5cm，與其它分子的衝突次數是１秒100億。得到遠紅外線能量的分子會加速與其他分子衝撞，分子衝撞產生熱。遠紅外線本身並非熱。能讓對方分子自己發熱的是電磁波。 
3.3 遠紅外線與熱風的區別 
　　　遠紅外線不是熱風，是叫做電磁波的一種電波，容易被有機物吸收，被吸收后變成熱。熱的傳導方法有熱傳導、對流、輻射3種，遠紅外線只是輻射傳遞。熱風是給物質表面加熱，遠紅外線則是給物質內部加熱，區別在此。 
3.4 紅外線的傳熱學基本理論 
（1）不同特性的物體發射的紅外線特性（波長）不同，不同特性的紅外線易為特性相同的物體所接收。  
（2）熱能傳遞的形式：輻射、傳導、對流。  
（3）熱能在高溫下主要（90%）以輻射的形式傳遞，其輻射強度與溫度的四次方成正比。 
（4）輻射熱能的吸收能力與受熱物體的表面黑度成正比。 
（5）受熱物體的熱能傳導強度與（該物體表面和內部）溫度梯度成正比與熱阻成反比。 
3.6 遠紅外線的用途 
　　工業加熱與乾燥的方法很多，自能源危機以來，世界各國為提高能源使用效率與發展能源多元化，紛紛研發各種節約與替代能源技術，其中輻射加熱乾燥由於方法的特殊性，被証實為最有效率的加熱與乾燥技術之一，而被廣氾地用於取代傳統的熱風式加熱與乾燥系統。輻射加熱與乾燥包括紅外線、紫外線、微波/射頻、電子束與雷射等，其中紅外線加熱乾燥是利用電磁輻射熱傳原理，以直接方式傳熱而達到加熱乾燥物體的目的，從而避免加熱熱傳媒體導致的能量損失，有益能源節約，同時紅外線因有產生容易，可控性良妤等特質，而有加熱迅速、乾燥時間短、生產力提高，產品品質改進及設備空間節省等優點。