爱华网一、概述 河南煤化集团永煤公司城郊煤矿核定生产能力为5.0Mt/a，北翼采区已基本开采结束，西翼采区成为未来的主力采区为，且西翼深部采区的深度超过850m，根据2010年的开拓情况，西翼采区的工作面温度夏季高达32℃以上，因此治理高温热害是保证矿井连续安全生产的必要保障。 二、矿井热害治理思路 目前国内外可行的降温方式有局部降温、地面集中降温、地面制冰降温、井下集中降温四大类，其主要优缺点如下： 局部降温对局部高温地点使用可行，但对于大范围高温热害，因其投资大、排热困难、管理困难，而限制了其使用；地面集中降温含冷水方式和乙二醇方式，该方式是目前国内降温的主流，其主要优点是投资适当、管理方便、运行可靠、成本低。目前中平能化、淮南、新集、龙煤、山东天安等矿区多座矿井采用这种方式；地面制冰方式，分电制片冰方式和余热真空冰方式。从技术经济角度综合考虑，南非相关规程规定：“矿井采深超过3660m，生产水平原始岩温超过65℃时才采用冰冷降温”，美国ASHRAE标准规定：“当矿井开采深度超过3660m，且水和空气排热性能受限时，可考虑冰冷降温系统”。我国煤矿目前，乃至今后很长一段时间，开采水平岩温超过65℃的矿井数量极少，按目前开采速度和技术经济水平，我国在50年内超过3660m深的矿井将不可能存在，且具有比冰降温更有效的方法可以采用，因此从科学角度，冰降温不适合我国国情。同时国内几座矿井采用片冰降温后由于效果不佳及能耗高，扒掉重建别的降温系统，如山东龙固煤矿就是这样。井下集中制冷降温，主要分两种模式，一种是通过井下低温水或空气排热，另一类是通过井筒安装管路，地面安装冷却塔，通过大气排热。第一种模式主要问题是井下水质差引起设备结垢、腐蚀等问题。第二种模式主要是井下设备必须能承受高压，维护管理比较困难，其主要优点是供冷距离短，冷损小。 三、方案比选 设计方案。城郊煤矿降温的主体思路有两点：第一方案要先进、科学，系统要可靠；第二，运行成本要低，体现节能减排的国策。通过不同形式的优化集成和技术经济比较，地面集中制冷为最佳选择方案。 按照服务二面八头，降温标准执行国家标准，按28℃考虑，即采掘工作面降温后，气温控制在该标准以下计算，城郊煤矿西翼采区降温冷负荷为3139kW，提出二种地面集中制冷方案，方案一是：热-电-乙二醇低温制冷降温方案，方案二是电-乙二醇低温制冷降温方案。两种方案均是在地面将温度为16℃、流量为400m3/h乙二醇的溶液制成0℃的19.8%的乙二醇溶液，通过在进风井井筒安装两趟DN300保温管道，进风井井底附近和西翼暗斜井下部车场附近分别安装高低压换冷器，地面制冷站与井下换热器之间形成高压乙二醇溶液循环；换热器与采掘工作面空冷器之间形成低压冷水循环，则制冷冷为：q=400×3.78×(16-0)×1034.36/3600=6950.90≈6951kW。 两方案的不同之处主要在于高压侧冷源形式不同：热-电-乙二醇低温制冷降温方案。该方案为利用余热型溴化锂机组进行一级制冷，温度由16℃降到5℃，再利用电螺杆乙二醇机组进行二级制冷，温度由5℃降到0℃。 溴化锂吸收式制冷机组选型。溴化锂机组制冷量：q=400×3.78×(16-5)×1034.36/3600=4778.75≈4779kW，则设计选用2台BYS250型一体化溴化锂吸收式冷水机组，标准工况下制冷量为2908kW。 螺杆式乙二醇制冷机组选型。乙二醇机组制冷量：q=400×3.78×(5-0)×1034.36/3600=2172.16≈2172kW 即选用2台W-JLSLGF1450Ⅳ型螺杆式乙二醇机组，机组单台制冷量为1364kW。 电-乙二醇低温制冷降温方案。该方案通过两级电制冷在地面制成0℃的19.8%的乙二醇溶液。 螺杆式冷水机组选型：把温度从16℃降到7℃需要冷水机组，冷水机组制冷量： q=400×3.78×(16-7)×1034.36/3600=3909.88≈3910kW 设计推选用2台W-LSLGF1850Ⅳ型螺杆式冷水机组，单台机组制冷量为1951kW。 螺杆式乙二醇机组选型。把温度从7℃降到0℃需要乙二醇机组，乙二醇机组制冷量：q=400×3.78×(7-0)×1034.36/3600=3041.02≈3041kW 设计选用2台W-JLSLGF1850Ⅳ型螺杆式乙二醇机组，单台机组制冷量为1754kW。 方案比选。根据设备选型及表1和表2两方案比较如下： 技术比较：两个降温方案均采用乙二醇低温制冷，因此就可靠性而言，两方案接近，并能达到预定降温效果；
经济比较：从投资看，方案一比方案二多约420万元；从 运行电费看，方案一比方案二低，但方案一的热力费用较高，总体而言方案一的运行费比方案二高，因此方案二占优势； 实施情况：两方案全部采用国产设备，实施工期和难度基本一样。 运行管理，由于方案一采用的是热电两级制冷，实际上需要增加锅炉房这个环节，因此方案一运行管理复杂一些，方案二则简单。 综合上述，设计推荐方案二作为城郊矿的主体降温方案。 四、实施效果 城郊煤矿实施地面集中降温以来，21202工作面、西北下平巷等掘进头降温幅度均达到了设计要求，降温前工作面最高温度32℃以上，降温后工作面最高温度为28℃，降温幅度为4-7℃，同时工作面的湿度明显下降，工作环境得到了改善，提高了出勤率和劳动生产率；避免了高温热害对职工的侵害，减少了事故率以及高温中暑昏倒等疾病。 五、结束语 通过对城郊煤矿降温技术的研究和分析，我们认为搞好矿井降温工作必须明确三点：一是矿井降温是个系统工程，设备只是其中一个环节，系统优化集成需要坚实的专业理论基础和实践经验、专业技术作支撑；二是优质设计保可靠、严格施工保吻合；三是科学管理出效果、出效益！三者的有机结合是实施矿井降温的精髓！ 参考文献 [1] 煤矿井下热害防治设计规范. 中国计划出版社， 2007 [2] 煤矿安全规程. 煤炭工业出版社，2011
