浅谈煤矿井下空冷器的选择与使用.pdf

浅谈煤矿井下空冷器的选择与使用 高 强 ,杨 秀, 李 勇 山东新雪矿井降温科技有限公司, 山东 新泰 271219 摘 要 该文指出了煤矿井下空冷器在选择过程中应该注意的问题, 空冷器合理选择的条件和如何提高制冷能力, 防止设备故障的发生。 对 正确合理、经济安全使用空冷器具有指导性作用。 关键词 煤矿 空冷器 选用 使用 中图分类号 TD727. 5 文献标识码 A 井下采掘工作面和机电硐室的空气温度 ,均应符 合现行煤矿安全规程的规定 。对气温超限矿井 , 应 采取综合降温措施 。 在矿井降温工程中 ,达到规定的气候条件 ,对风流 进行热 、湿处理 ,使采掘工作面简称空冷器 。空冷器是 综合降温措施中必不可少的系统终端散冷设备 。 本文结合各大降温工程中空冷器使用的成功经 验 ,对空冷器选择和运行方面做简要介绍 。 1 空冷器简述 根据空冷器的工作特点不同 ,可以分为直接接触 式和表面式两大类 。所谓直接接触式空冷器是指与空 气进行湿 、热交换时 ,其冷却介质直接与被冷却的空气 接触 ,即用冷水喷淋降温 ,冷却水直接和空气接触 , 这 种冷却方式的空冷器又称喷雾式空冷器 。其对需冷量 大并固定不变的区域降温是一种较好的措施 , 但由于 水路为开式 ,位置固定 ,容易使冷却水污染 ,甚至使管 道 、喷嘴堵塞 ,影响劳动作业环境 ,回水的回收和降温 地点的转移都比较困难 ,亦可能造成其它配套降温的 设备寿命降低 ,因此 , 在矿井集中降温系统中 , 无法做 到大范围推广应用 。 所谓表面式空冷器是指与空气进行热 、湿交换时 , 其冷却介质不与冷却的空气接触 ,而是通过空冷器的 金属表面来进行交换的 。其可以与井下局部降温系 统 、 井下集中降温系统 、地面集中降温系统等多种降温 系统配合应用 ,具有使用方便 、不妨碍井下作业和不污 染井下作业环境等优点 。 2 选择空冷器时应注意的问题 2 . 1 工作面的空间 选择空冷器时 ,要把该降温工作面的空间范围考 虑在前 。在现实的采面中 ,空气压缩放热 、围岩散热 、 ＊收稿日期 2009- 02-26 作者简介 高强 1974- , 男, 汉族, 1996年毕业于青岛大学制冷专 业, 现任山东新雪矿井降温科技有限公司总经理。 机电设备散热等所包含的热量是一个近似于固定不变 的值 ,这就决定了就单一采面来说 ,降温所要达到的冷 量也是恒值 。在该条件下 ,选用体积小 、重量轻的空冷 器就可以了 。 2 . 2 工作面的环境影响和清洗能力 井下通风气流夹带着一定量的粉尘 , 同时气流湿 度达到 90 以上 ,温度又高 ,通常造成空冷器和换热管 的外表面污垢 、灰垢粘结非常严重 。这将严重影响空 冷器的换热效率并加速腐蚀 。所以 , 在应用时 ,尽可能 降低风流中的粉尘含量 ,并且选用自带清洗结构的空 冷器 。 2 . 3 空冷器的冷却介质 矿井降温系统中 ,空冷器的冷却介质通常为低温 冷却水 。该冷却水通常含有 H2S 、HCl 、O2和低分子有 机硫化物等腐蚀性物质 ,可能导致钢材 、铝材和铜材等 金属腐蚀 ,从而使空冷器运行一段时间后 ,会在其表面 生成氧化物、硫化物 ,并与介质中的其它杂质聚集吸附 于金属表面形成灰垢 。再长时间后 ,此灰垢可能随冷 却介质高速流动堵塞过滤器 ,同时也降低了换热管的 壁厚和耐压能力 。因此 ,保持冷却水的中性对空冷器 的使用效果和寿命有非常重要的意义 。 2 . 4 空冷器的换热流动形式 井下通风风流和低温冷却水是空冷器的两种冷热 流体 ,按二者相对流动方向 ,可分为顺流 、逆流 、交叉流 及混合流等流动形式 。流动形式将影响冷 、热流体的 出口温度 、传热温差 、换热量以及空冷器内的温度分 布 ,进而影响空冷器的热应力分布和制冷量 。为了达 到良好的降温效果 , 选用交叉流和混合流作用明显 。 矿井通风量对风流影响较大 ,宜采用单向流动 ,而采用 螺旋形式的换热管配合单向流动的风流是矿用空冷器 的最佳组合 。 2 . 5 空冷器的换热管材质选择 空冷器的制冷能力是由换热管材料的热导率决定 的 。热导率越高 ,换热效果越好 ,空冷器的外形尺寸越 小 、重量越轻 。热导率的值等于温度梯度的绝对值为 1K m 时的热流密度值 。绝大多数材料的热导率值都 43 2009年第 2期 是通过实验测得的 。金属材料的热导率数值差别很 大 ,如纯银为 427W mK ; 纯铜为 398W mK ; 黄铜为 109W mK ; 纯 铝 为 236 W mK ; 铝 合 金 为 162W mK ; 纯铁为 81 W mK ; 碳钢为 50 W mK 。综合考 虑换热管的力学性能 、冷热加工性能 、耐热性 、耐腐蚀 性等性能指标后认为 ,纯铜是空冷器用换热管的最理 想材料 。根据经济技术合理性原则 ,选用空冷器时应 优先选用牌号为 TP2 的纯铜换热管 , 其次选用牌号为 T2 的纯铜换热管为宜 。 3 空冷器使用过程中的安装与保养 3 . 1 安装注意事项 安装前应取出说明书和装箱单 , 验证产品的型号 规格和外观质量及检查零部件是否齐全及完好状况 。 落地安装的空冷器安装基础要平整 , 高出地面 100 ～ 200mm,基础周围应设排水沟 。空冷器周围应留有足 够的维修操作空间 。搬运或启动时只允许吊挂起重 环 ,不得拉拽其它部位 。空冷器的冷凝水和清洁水的 排水管应保证有足够的高度 ,以利于冷凝水利用重力 顺利排出 。空冷器底座与基础之间垫 5mm 厚的橡胶 板或木板隔热 。组合结构空冷器各部分组装时 ,在各 段之间添加橡胶板密封 。空冷器进回水管安装遵照技 术要求 ,在进水口处应加装截止阀 、压力表及钢丝软 管 ; 最高点加装放气阀 ,最低点加装泄水阀 ,管路必须 有单独支架 ,不可压在空气冷却器上 , 进水管处最好加 装水过滤器以防止污物堵塞换热器管 , 冷冻水最好经 过软化处理 , 以延长空气冷却器的使用寿命 。空冷器 与通风管道的联接最好采用软管联接 , 风管应有单独 支架 。空冷器的工作压力不应超过额定压力 , 如工作 压力过高请与厂家联系 , 做非标设计 。空冷器安装完 毕后检查空气冷却器内不应留有杂物 , 并对内部清理 干净 。 3 . 2 保养注意事项 空冷器应配备专业人员管理运行 ,在运行中应经 常检查空气冷却器运行状况 ,发现异常情况应及时排 除 ,并定期对空气冷却器进行维护保养 。过滤器应定 期进行清洗 , 清洗周期以环境和使用情况确定 。空冷 器运行一年后应对换热器进行全面清洗 ,可以用化学 方法清除换热器管内水垢 ,用水冲洗换热管 ,以保证换 热效果 。空冷器超过一个月不使用时 ,特别是冬季运 送到井上时,要将内部残留的冷冻水排除干净 ,防止生 锈或冻裂换热管 ,可以采用调整设备角度或风吹等方 法处理 。 参考文献 [ 1] 中华人民共和国建设部. 煤矿工业矿井设计规范, GB50215 - 2005. 中国计划出版社, 2006. 01. 01. [ 2] 严启森. 制冷技术及其应用. 中国建筑工业出版社, 2006, 6. [ 3] 王振辉. 制冷工-高级工. 化学工业出版社,2005, 4. [ 4] 李维荣. 五金手册. 机械工业出版社,2005, 1. 上接第 42 页 2 显示器只有左右两个指示方向 , 并 不能反映其他意外情况 ,比如道岔夹矸石 、发生挤岔 、 岔尖不到位等情况 。可以将相关信息输入 PLC以更好 的显示路况 。 3 气动型司控道岔最容易出现的问题就是漏气 , 漏气的原因主要有两种 ①多处气管暴露在外 ,很容易 受到外力破坏 。具体施工时需要加装钢管或塑料管才 能保证气管的寿命 , 但如果气管出现问题 , 检修不方 便 ; ②执行器长时间来回运动导致活塞杆密封阀损坏 而漏气 。一旦发生漏气 ,压缩机就开始工作 ,长时间工 作就容易烧坏电机过载保护器 , 造成频繁更换配件 。 照明综保会提示漏电而送不上电 。在此情况下 ,电机 车司机经常拆掉执行器与道岔间的联接 ,从而引起不 必要的麻烦 。手动开关在控制箱内部 ,操作麻烦 。 4 压缩机采用普通井上通用 220V 电压 , 与井下 常用 127V 或 660V 电压不匹配 , 需要单独配置变压器 转换供电 。可以改装直接使用 127V 或 660V 电压的电 机 。既节省空间又能节省成本 。 5 遥控器采用数字按钮控制 。由于维修原因 , 数 字对应的信号传感器经常变动 ,不能正确进行遥控 ,引 起操作不便 。可以将信号传感器进行调节 ,用两个信 号轮流控制 ,由于距离较远不用担心互相影响 。 6 控制箱外壳的锁和接线孔虽然不是大件 ,但也 要经久耐用,目前大多数的锁都已经损坏 ,抽斗锁根本 不耐用 。接线孔没有密封 ,在巷道冲尘时 ,控制箱内部 很容易进水受潮 。内部受潮后压力传感器接点处容易 失去作用 ,从而无法正常断电 ,因此接线孔也需要进行 密封 ,不能只做一般处理 。 3 结束语 自动转换的司控道岔以及正确的道岔位置显示对 保证电机车的安全畅通具有重大作用 。对于运输频繁 的大型矿井,还能大大提高生产效率 。KJH101 -127 型 司控道岔经过以上方法改进后 ,既提高了防爆性能 ,又 增强了使用寿命 ,降低了损耗从而降低企业的生产经 营成本 ,提高经济效益 。 44 2009年第 2期