降溫PK
行于厚廣星田 品讀降溫文化
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一、世界礦井降溫亮點(diǎn),發(fā)表人:WMT
1、南非:
世界上最早系統(tǒng)研究礦井風(fēng)流熱力學(xué)規(guī)律的國家:1912年。
世界上最早采用冰降溫的國家:1986年南非的Anglogold’s Mponeng 金礦,該礦開采深度3700m以上,總裝機(jī)制冰量9×800t/d,制冷量為24MW,采用以色列產(chǎn)真空制冰機(jī)制取顆粒狀冰,形成了完整的制冰、水平輸冰、垂直輸冰、井下融冰工藝,為世界各國借鑒冰降溫起到了決定性作用。南非開發(fā)電真空制冰降溫的主要原因是:井深大,熱害嚴(yán)重,傳統(tǒng)的井下集中制冷規(guī)模受限;采用地面集中降溫時(shí),井下熱壓轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)要求高、投資大,循環(huán)泵送功率大,運(yùn)行費(fèi)高;采用電制片冰降溫時(shí),冰堵嚴(yán)重、能耗大、投資大、運(yùn)行成本高。因此,采用真空冰降溫的根本目的是為了避免傳統(tǒng)降溫方法存在的問題,但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮,南非相關(guān)規(guī)程規(guī)定:“礦井采深超過3660m,生產(chǎn)水平原始巖溫超過65℃時(shí)才采用冰冷降溫”,美國ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:“當(dāng)?shù)V井開采深度超過3660m,且水和空氣排熱性能受限時(shí),可考慮冰冷降溫系統(tǒng)”。我國煤礦目前,乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)間,開采水平巖溫超過65℃的礦井?dāng)?shù)量極少,按目前開采速度和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平,我國在50年內(nèi)超過3660m深的礦井將不可能存在,且具有比冰降溫更有效的方法可以采用,因此從科學(xué)角度,冰降溫不適合我國國情。
2、巴西:
世界上最早采用機(jī)械降溫的國家:1929年,巴西的Morro Velho礦,采用液氨制冷機(jī)在地面冷卻井筒入風(fēng),在-1800m水平安裝兩臺(tái)以R11為制冷劑的透平式制冷機(jī),進(jìn)一步冷卻集中進(jìn)風(fēng)。
3、比利時(shí):
世界上煤礦最早進(jìn)行降溫的國家。1939年比利時(shí)的Les lie geoi 煤礦地面安裝集中制冷站,制冷量800USRT,服務(wù)1000m深采掘工作面降溫,并采用皮爾頓透平機(jī)減壓。
4、德國:
世界上最早使用局部降溫的國家。1951年在Neumilhl煤礦-770m水平掘進(jìn)面安裝小型局部降溫設(shè)備。
5、中國煤礦最早采用冰降溫的礦井是平煤八礦,于1997年采用塊冰(chunk ice),通過保溫車運(yùn)到掘進(jìn)工作面形成冰水混合物,通過空冷器實(shí)施掘進(jìn)面降溫,取得了較為明顯的降溫效果,但由于運(yùn)冰過程影響生產(chǎn)運(yùn)輸,無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定降溫,且降溫運(yùn)行成本高等,導(dǎo)致該項(xiàng)技術(shù)未能推廣。
6、世界上首次采用熱-電-乙二醇低溫制冷進(jìn)行礦井降溫的國家:2007年中國河南平煤四礦,為武漢星田公司和平煤集團(tuán)的共同自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),由武漢星田公司設(shè)計(jì)、平煤巨資打造,仿冒必究。該系統(tǒng)總裝機(jī)制冷規(guī)模為10MW,也是中國目前最大的礦井降溫系統(tǒng)。
7、世界上礦井降溫專利、專著最多的國家:美國。
8、中國第一部礦井降溫設(shè)計(jì)規(guī)范:《煤礦井下熱害防治設(shè)計(jì)規(guī)范》,系中煤國際工程集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院主編,為國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。
二、世界制冷降溫權(quán)威資料(本公司有資料),發(fā)表人:WMT
1、南非:
Journal of The Mine Ventilation Society of South Africa
J.Burrows,ed.1989. Environmental Engineering in South Africa Mines,MVS
Patterson,A.M. ed.1999.The mine ventilation Practioner's data book.MVS
2、美國:
81051 - 2005 ASHRAE Handbook - Fundamentals (SI)
81061 - 2006 ASHRAE Handbook - Refrigeration (SI)
81071 - 2007 ASHRAE Handbook - HVAC Applications (SI)
81081 - 2008 ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment (SI)
90424 - Principles of Heating, Ventilating and Air-Conditioning Solutions Manual
Bossard,F. 1982.Mine Ventilation Design Practices,1st ed.Butte,MT
Hall C.J. 1981.Mine ventilation engineering. Society of Mining Engineers and Lucas-Guinn Co., Hoboken,NY
Hartman,H.L. ed.1997.Mine Ventilation and air conditioning,3rd ed. John Wiley &Sons,New York
Kennedy,W.R.1996.Practical mine ventilation.Intertec Publishing,Chicago
Mcpherson,M.J. 1993.Subsurface ventilation and environmental engineering.Chapman &Hall,NY
Tien,J.C. 1999. Controlled recirculation.In Practical mine ventilation engineering.Intertec Publishing,Chicago
3、英國:
British Journal of Applied Physics
4、德國:
Glückauf
Joach Voβ,Grubenklima,Verlag Glückauf GmbH Essen 1981
5、日本:
《資源と素材》
平松 良雄,高溫對(duì)策じつぃて,通商產(chǎn)業(yè)省,昭和51年8月
6、俄羅斯:
А.Н.Шербань,О.А.Кремнев,РУКОВОДСТВОПО РЁГУЛИРОВАНИЮ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ШАХТ. МОСКВА
《НЕДРА》,1977
三、礦井降溫冷源PK
1、地面集中與井下集中比較
2、地面集中制冷降溫與二氧化碳降溫系統(tǒng)PK
比較內(nèi)容 | 地面集中制冷降溫方案 | 地面二氧化碳直接冷卻方案 |
可靠 性 | 國內(nèi)礦井降溫采用最多的降溫方式。 | 國內(nèi)外礦井降溫領(lǐng)域沒有使用過。國家現(xiàn)行煤礦規(guī)范沒有規(guī)定,可靠性無從驗(yàn)證。照搬地面場(chǎng)館的個(gè)別案例,據(jù)此推斷礦井降溫可靠,缺乏基礎(chǔ)。 |
安 全 性 | 地面制冷設(shè)備壓力低,高壓水壓力大,均無安全風(fēng)險(xiǎn),不屬于壓力容器監(jiān)檢范疇。 | 井下管道內(nèi)液態(tài)二氧化碳?jí)毫?.0MPa,沿程升溫后,氣液混合,壓力將超過6MPa;經(jīng)過空冷器后液體變成氣態(tài)二氧化碳,壓力預(yù)計(jì)高于4.0MPa,由于煤礦巷道變形及其它地址原因受損,任何管路存在泄漏可能,整個(gè)井下供液和回氣管路全部納入GC2級(jí)工業(yè)管道監(jiān)檢。煤礦井下壓風(fēng)一般壓力為0.8MPa以下,打鉆沒問題,4.0MPa及以上二氧化碳?xì)怏w爆炸性強(qiáng),一旦泄漏,高壓氣體噴出過程中與開口發(fā)生急劇摩擦而產(chǎn)生靜電聚集;且瞬間大量二氧化碳聚集,有可能引起人員窒息,因此需煤礦安檢部門批準(zhǔn)。同時(shí)一旦泄漏,將違反《煤礦安全規(guī)程》第100條“一、采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中,氧氣濃度不得低于20%,二氧化碳濃度不得超過0.5%?!钡囊?guī)定。 |
設(shè)備 投資 | 制冷機(jī)組在地面,井下采用高低壓換冷器,降溫硐室總長(zhǎng)度可控制在120m,硐室尺寸較短,且井下設(shè)備臺(tái)數(shù)較少,主機(jī)國產(chǎn),可選余地大,設(shè)備投資較低。 | 設(shè)備投資在本方案最大,超過國外進(jìn)口降溫設(shè)備投資。國內(nèi)外目前生產(chǎn)這類設(shè)備廠商不多,價(jià)格形成壟斷。 |
供 貨 周 期 | 所有設(shè)備為國內(nèi)獨(dú)資生產(chǎn),供貨周期三個(gè)月可以確保。 | 國產(chǎn)設(shè)備供貨周期三個(gè)月可以保證。 |
制冷劑 | 制冷劑R134A,冷媒為普通水,環(huán)保 | 制冷劑和冷媒均為CO2,國家政策一邊要求減碳,即減少二氧化碳排放。 |
運(yùn) 行 管 理 | 制冷機(jī)組集中在地面,檢修維護(hù)較為便利;根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),井下高低壓換冷器維護(hù)工作量小。系統(tǒng)維護(hù)和管理不存在任何問題。 | 由于整個(gè)系統(tǒng)為壓力管道,設(shè)備涉及到壓力容器,設(shè)計(jì)、加工、安裝這套系統(tǒng)要有特種資質(zhì),使用這套系統(tǒng)需要GC2級(jí)壓力管道監(jiān)檢和煤礦安檢部門審批,否則承擔(dān)責(zé)任,任何泄露易產(chǎn)生安全事故,運(yùn)行管理難度最大。 |
電氣控制 | 地面制冷機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備無需防爆,井下高低換冷器無需 MA 認(rèn)證和防爆合格證。井下控制需要方防爆。 | 涉及到氣液分離控制、防泄漏控制等,控制系統(tǒng)復(fù)雜,防爆要求高。地面井下均需采取爆炸防護(hù)措施。 |
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