第八章矿井空气调节概论 矿井空气调节是改善矿内气候条件的主要技术措施 之一。其主要内容包括两方面:一是对冬季寒冷地区, 当井筒入风温度低于2C时,对井口空气进行预热;二是 对高温矿井用风地点进行风温调节,以达到《规程》规 定的标准
第八章 矿井空气调节概论 矿井空气调节是改善矿内气候条件的主要技术措施 之一。其主要内容包括两方面：一是对冬季寒冷地区， 当井筒入风温度低于2℃时，对井口空气进行预热；二是 对高温矿井用风地点进行风温调节，以达到《规程》规 定的标准
第一节井口空气加热 、井口空气加热方式 井囗一般采用空气加热器对冷空气进行加热,其加热方式 有两种。 井口房不密闭的加热方式 当井口房不宜密闭时,被加热的空气需设置专用的通风机 送入井筒或井口房。这种方式按冷、热风混合的地点不同, 又分以下三种情况: (1)冷、热风在井筒内混合:这种布置方式是将被加热的空 气通过专用通风机和热风道送入井囗以下2m处,在井筒内 进行热风和冷风的混合,如图8-1-1所示。 (2)冷、热风在井口房内混合:这种布置方式是将热风直接 送入井口房内进行混合,使混合后的空气温度达到2C以上
第一节 井口空气加热 一、井口空气加热方式 井口一般采用空气加热器对冷空气进行加热，其加热方式 有两种。 1.井口房不密闭的加热方式 当井口房不宜密闭时，被加热的空气需设置专用的通风机 送入井筒或井口房。这种方式按冷、热风混合的地点不同， 又分以下三种情况： （1）冷、热风在井筒内混合: 这种布置方式是将被加热的空 气通过专用通风机和热风道送入井口以下2m处，在井筒内 进行热风和冷风的混合，如图8-1-1所示。 （2）冷、热风在井口房内混合: 这种布置方式是将热风直接 送入井口房内进行混合，使混合后的空气温度达到2℃以上 后再进入井筒，如图8-1-2所示
(3)冷、热风在井口房和井筒内同时混合 这种布置方式是前两种方式的结合,它将大部分热风送 入井筒内混合,而将小部分热风送入井囗房内混合,其 布置方式如图8-1-3所示。以上三种方式相比较,第 种方式冷、热风混合效果较好,通风机噪声对井口房的 影响相对较小,但井口房风速大、风温低,井口作业人 员的工作条件差,而且井筒热风口对面井壁、上部罐座 和罐顶保险装置有冻冰危险;第二种方式井口房工作条 件有所改善,上部罐座和罐顶保险装置冻冰危险减少, 但冷、热风的混合效果不如前者,而且井口房内风速较 大,尤其是通风机的噪声对井口的通讯信号影响较大; 第三种方式综合了前两种的优点,而避免了其缺点,但 管理较为复杂
（3）冷、热风在井口房和井筒内同时混合 这种布置方式是前两种方式的结合，它将大部分热风送 入井筒内混合，而将小部分热风送入井口房内混合，其 布置方式如图8-1-3所示。以上三种方式相比较，第一 种方式冷、热风混合效果较好，通风机噪声对井口房的 影响相对较小，但井口房风速大、风温低，井口作业人 员的工作条件差，而且井筒热风口对面井壁、上部罐座 和罐顶保险装置有冻冰危险；第二种方式井口房工作条 件有所改善，上部罐座和罐顶保险装置冻冰危险减少， 但冷、热风的混合效果不如前者，而且井口房内风速较 大，尤其是通风机的噪声对井口的通讯信号影响较大； 第三种方式综合了前两种的优点，而避免了其缺点，但 管理较为复杂
图8-1-1 图8-12 1—通风机房;2—空气加热室;3空气加热 1通风机房;2-空气加热室; 器;4通风机;5-热风道:6井筒 空气加热器;4通风机;5井筒 图8-1-3 1-通风机房;2一空气加热室;3空气加热器;4通风机;5热风道;6-井筒
图 8-1-2 1─通风机房；2─空气加热室； 3─空气加热器；4─通风机；5─井筒 图 8-1-1 1─通风机房；2─空气加热室；3─空气加热 器；4─通风机；5─热风道；6─井筒 图8-1-3 1─通风机房；2─空气加热室；3─空气加热器；4─通风机；5─热风道；6─井筒
2.井口房密闭的加热方式 当井口房有条件密闭时,热风可依靠矿井主要通风机的 负压作用而进入井口房和井筒,而不需设置专用的通风 机送风。采用这种方式,大多是在井口房内直接设置空 气加热器,让冷、热风在井口房内进行混合。 对于大型矿井,当井筒进风量较大时,为了使井口房风 速不超限,可在井口房外建立冷风塔和冷风道,让一部 分冷风先经过冷风道直接进入井筒,使冷、热风即在井 口房混合又在井筒内混合。采用这种方式时,应注意防 止冷风道与井筒联接处结冰。 井口房不密闭与井口房密闭这两种井口空气加热方式相 比,其优缺点见表8-1-1
2.井口房密闭的加热方式 当井口房有条件密闭时，热风可依靠矿井主要通风机的 负压作用而进入井口房和井筒，而不需设置专用的通风 机送风。采用这种方式，大多是在井口房内直接设置空 气加热器，让冷、热风在井口房内进行混合。 对于大型矿井，当井筒进风量较大时，为了使井口房风 速不超限，可在井口房外建立冷风塔和冷风道，让一部 分冷风先经过冷风道直接进入井筒，使冷、热风即在井 口房混合又在井筒内混合。采用这种方式时，应注意防 止冷风道与井筒联接处结冰。 井口房不密闭与井口房密闭这两种井口空气加热方式相 比，其优缺点见表8-1-1
表8-1-1井口空气加热方式的优缺点比较表 井口空气加 热方式 优 点 缺 点 井口房不要求密闭;2.可建立1.井口房不要求密闭 井口房不密 独立的空气加热室,布置较为灵活2可建立独立的空气加 闭时 3.在相同风量下,所需空气加热热室,布置较为灵活; 器的 3.在相同风量下,所需 片数少。 空气加热器的片数少。 井口房工作条件好;2.不需设1.井口房密闭增加矿井 井囗房密闭度专用通风机,设备投资少。 通风阻力; 时 井口房漏风管理较为 麻烦
井口空气加 热方式 优 点 缺 点 井口房不密 闭时 1．井口房不要求密闭；2．可建立 独立的空气加热室，布置较为灵活； 3．在相同风量下，所需空气加热 器的 片数少。 1．井口房不要求密闭； 2．可建立独立的空气加 热室，布置较为灵活； 3．在相同风量下，所需 空气加热器的片数少。 井口房密闭 时 1．井口房工作条件好；2．不需设 置专用通风机，设备投资少。 1．井口房密闭增加矿井 通风阻力； 2．井口房漏风管理较为 麻烦。 表8-1-1 井口空气加热方式的优缺点比较表
空气加热量的计算 1.计算参数的确定 (1)室外冷风计算温度的确定。井口空气防冻加热的室外冷风计算温 度,通常按下述原则确定:立井和斜井采用历年极端最低温度的 平均值;平硐采用历年极端最低温度平均值与采暖室外计算温度 二者的平均值。 (2)空气加热器出口热风温度的确定。通过空气加热器后的热风温度, 根据井口空气加热方式按表8-1-2确定。 表8-1-2空气加热器后热风温度的确定 送风地点热风温度(℃)送风地点热风温度℃) 立井井筒60~70 正压进入井20~30 口房 斜井或平硐40~50 负压进入井10~20 口房
二、空气加热量的计算 1.计算参数的确定 (1)室外冷风计算温度的确定。井口空气防冻加热的室外冷风计算温 度，通常按下述原则确定：立井和斜井采用历年极端最低温度的 平均值；平硐采用历年极端最低温度平均值与采暖室外计算温度 二者的平均值。 (2)空气加热器出口热风温度的确定。通过空气加热器后的热风温度， 根据井口空气加热方式按表8-1-2确定。 送风地点 热风温度(℃) 送风地点 热风温度(℃) 立井井筒 60～70 正压进入井 口房 20～30 斜井或平硐 40～50 负压进入井 口房 10～20 表8-1-2 空气加热器后热风温度的确定
2.空气加热量的计算 井囗空气加热量包括基本加热量和附加热损失两部分,其 中附加热损失包括热风道、通风机壳及井口房外围护结构 的热损失等。 基本加热量即为加热冷风所需的热量,在设计中,一般附 加热损失可不单独计算,总加热量可按基本加热量乘以 个系数求得。 即总加热量q,可按公式(8-1-1)计算: (8-1-1) Q=aMC(th-t) M井筒进风量,Kg/s;空气定压比热,C=1.01KJ/ (KgK)。a一热量损失系数,井口房不密闭时a=1.05~ 1.10,密闭时a=1.10~1.15;t-冷、热风混合后空气温 度,可取2C;t室外冷风温度,℃c;
2.空气加热量的计算 井口空气加热量包括基本加热量和附加热损失两部分，其 中附加热损失包括热风道、通风机壳及井口房外围护结构 的热损失等。 基本加热量即为加热冷风所需的热量，在设计中，一般附 加热损失可不单独计算，总加热量可按基本加热量乘以一 个系数求得。 即总加热量Q，可按公式（8-1-1）计算： ，KW (8-1-1) M─井筒进风量，Kg/s；CP─空气定压比热，Cp =1.01 KJ/ （Kg·K）。α─热量损失系数，井口房不密闭时α=1.05～ 1.10，密闭时α=1.10～1.15；th─冷、热风混合后空气温 度，可取2℃；tl─室外冷风温度，℃； ( ) p h l Q = MC t − t
空气加热器的选择计算 基本计算公式 (1)通过空气加热器的风量 (8-1-3) M一通过空气加热器的风量,Kg/s;t加热后加热器出口热风温 度,°℃,按表8-1-2选取;其余符号意义同前。 (2)空气加热器能够供给的热量 Q=kS△t,KW (8-1-4) Q'一空气加热器能够供给的热量,MW;K一空气加热器的传热系 数,KM/(m2K);S一空气加热器的散热面积,m2;△t一热媒与 空气间的平均温差,C。 当热媒为蒸汽时:△tt(t+t)2,c (8-1-5) 当热媒为热水时:△t=(t+t2)/2-(t+1)2,C(8-1-6 t饱和蒸汽温度,℃;tn、t热水供水和回水温度,ˇc;其 余符号意义同前
三、空气加热器的选择计算 1.基本计算公式 (1) 通过空气加热器的风量 ，Kg/s （8-1-3） M1─通过空气加热器的风量，Kg/s；th0─加热后加热器出口热风温 度，℃，按表8-1-2选取；其余符号意义同前。 (2)空气加热器能够供给的热量 • Q ‘ ＝kS△tp， KW (8-1-4) Q＇─空气加热器能够供给的热量，KW； K ─空气加热器的传热系 数，KW/（m 2·K）；S ─空气加热器的散热面积，m 2；△tp─热媒与 空气间的平均温差，℃。 当热媒为蒸汽时：△tp =tv -(tl +th0 )/2,℃ (8-1-5) 当热媒为热水时：△tp =(tw1 +tw2 )/2-(te +tho)/2，℃ (8-1-6) tv─饱和蒸汽温度，℃；tw1、tw2─热水供水和回水温度，℃； 其 余符号意义同前。 h l h l t t t t M M − − = 0 1
空气加热器常用的在不同压力下的饱和蒸汽温度,见表8-1-3 表8-1-3不同压力下的饱和蒸汽温度 蒸汽压力(KPa)≤3098196245294343392 饱和蒸汽温度(℃)10011.132.8138.2142.91472|151 2.选择计算步骤 空气加热器的选择计算可按下述方法和步骤进行: (1)初选加热器的型号 初选加热器的型号首先应假定通过空气加热器的质量流速 (vp)’,一般井囗房不密闭时(vp)可选4~8Kg/m2.s,井 口房密闭时(vp)可选2~4Kg/m?2.s。然后按下式求出加热 器所需的有效通风截面积S': S=M,/(vp) (8-1-7) 在加热器的型号初步选定之后,即可根据加热器实际的有
空气加热器常用的在不同压力下的饱和蒸汽温度，见表8-1-3 2.选择计算步骤 空气加热器的选择计算可按下述方法和步骤进行： (1) 初选加热器的型号 初选加热器的型号首先应假定通过空气加热器的质量流速 (vρ)’ ，一般井口房不密闭时(vρ)‘可选4～8Kg/m2.s,井 口房密闭时(vρ)’可选2～4Kg/m2.s。然后按下式求出加热 器所需的有效通风截面积S＇： S＇＝M1 /(vρ)＇ ，m 2 (8-1-7) 在加热器的型号初步选定之后，即可根据加热器实际的有 效通风截面 蒸汽压力(KPa) ≤30 98 196 245 294 343 392 饱和蒸汽温度(℃) 100 119.6 132.8 138.2 142.9 147.2 151 表8-1-3 不同压力下的饱和蒸汽温度