一种井筒防冻供热系统的制作方法

1.本实用新型属于矿井供热技术领域，涉及一种井筒防冻供热系统。


背景技术：

2.为降低煤矿井下瓦斯浓度防止瓦斯爆炸保障煤矿安全生产，同时给井下工作人员创造良好的工作环境，需对井下空气进行通风换气。北方地区冬季室外空气温度低于0℃时，会在井筒进风处产生结冰现象，容易造成运输人员和设备的车辆发生溜车和坠冰事故。故冬季需对井筒进风进行加热处理。普通井筒防冻供热系统做法是在井筒单侧侧壁设置送风口，加热设备把室外冷空气加热后（40
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50℃）送入井筒。热空气在井筒内与井筒内冷空气混合后达到2℃后送入井下。以达到防止井筒结冰的目的。此种做法由于热空气上浮及单侧送风导致冷、热空气在井筒内混合后，井筒内空气温度会出现局部较高同时存在局部低于0℃的情况，因此导致井筒结冰情况时有发生。为使井筒内各点空气温度均高于2℃，防止井筒结冰的情况发生。通常的做法是大幅增加井筒供热负荷。由此造成了严重的能源浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种井筒防冻供热系统。解决普通井筒防冻供热系统防冻效果不佳、能源浪费严重的问题。
4.为了达到上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的。
5.一种井筒防冻供热系统，井筒入口两侧设置有加热机组，所述加热机组的出风口通过保温风管与保温风道相连接，所述保温风道的出风口与设置在井筒底部的热空气进口相连接，所述井筒内设置有隔爆型温度传感器，所述井筒外设置有控制装置，所述隔爆型温度传感器与控制装置相连接，所述控制装置用于控制加热机组的运行。
6.进一步的，所述保温风道设置在井筒内及井筒底部地面以下，保温风道内设置有风道导流叶片，加热机组紧邻井筒入口设置。
7.进一步的，所述保温风管和/或加热机组的进风口设置有防火阀。
8.进一步的，所述加热机组的出风口与保温风管的连接处设置有防火软连接。
9.更进一步，所述加热机组的进风口设置有防雨进风百叶和粗效过滤器。
10.进一步的，所述隔爆型温度传感器距离井筒入口0.8
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1.2m。
11.进一步的，所述控制装置设置有火灾报警装置；所述加热机组为矿用增安型电加热机组，所述矿用增安型电加热机组设置有增安型加热器和矿用防爆轴流风机，所述增安型加热器和矿用防爆轴流风机与火灾报警装置联动。
12.进一步的，所述加热机组外部设置有防护活动栏杆。
13.进一步的，所述井筒底部的热空气出口处设置有承压通风板。
14.进一步的，所述保温风管为钢制风管，风管外包裹有防火保温材料和镀锌铁皮保护层；所述保温风道为钢筋混凝土风道，风道内壁贴有保温砖。
15.本实用新型相对于现有技术所产生的有益效果为：
16.1、与普通井筒防冻供热系统单侧送风方式相比，在井筒内空气温度相同的情况下，利用本供热系统井筒冬季防冻热负荷大幅减少，节约了大量的热能。
17.2、与普通井筒防冻供热系统单侧送风方式相比，新型井筒防冻供热系统实现良好井筒防冻效果的同时，大幅减少了供热送风系统所配套的送风机风量、风压及电机功率。新型井筒防冻供热系统设备购置费用及运行费用大幅降低的同时，新型井筒防冻供热送风系统所配风机正常运行时所产生的噪音也大幅降低。
18.3、新型井筒防冻供热系统所配温度传感器实时输出电信号至控制装置。由控制装置控制加热机组的运行。可以实现当井筒内空气温度升高或降低时自动调节加热机组内加热管的数量及加热功率，从而来调节所输送的热空气温度。此种所输送的热空气温度调节方式与普通井筒防冻供热系统所采用的温度传感器设在井筒外，通过室外空气温度变化来调节供热系统所输送的热空气温度方式相比，本供热系统所输送的热空气温度调节更加及时、精确。实现维持井筒内空气温度恒定不变的目的的同时最大限度节约加热器运行所消耗的电能及运行费用；杜绝了普通井筒防冻供热系统温度传感器设在井筒外，通过室外空气的温度变化来调节所输送的热空气温度的方式所带来的的所输送的热空气温度调节滞后而引起的井筒结冰、井筒内空气温度忽高忽低变化幅度较大的情况发生。
19.4、与普通井筒防冻供热系统单侧送风方式相比，新型井筒防冻供热系统杜绝了普通井筒防冻供热系统冬季供热情况下普遍存在的井筒地面及无送风口一侧温度偏低容易结冰，而井筒内顶部温度偏高的情况发生。井筒内各点空气温度均大于2℃且空气温度场更加均匀，为煤矿冬季安全生产提供了有力的保障。
20.5、本供热系统中加热机组所配加热器及通风机与火灾自动报警装置联动，当发生火灾时，自动切断加热器及风机电源。
21.6、与普通井筒防冻供热系统单侧送风方式相比，新型井筒防冻供热系统室外保温风管及其保温材料极少，无室外风管支架。设备机房占地面积小。整个供热系统与同等供热规模的普通井筒防冻供热系统相比具有初投资少、占地面积小、土建工程量少的特点，且供热系统施工周期短，供热系统施工过程对矿井正常生产影响小；供热系统简单、日常维护工作量及维护费用少。
22.此系统适用于平硐及斜井井筒进风井冬季防冻供热系统设计及施工。
附图说明
23.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合以下附图进行说明：
24.图1是本实用新型所述井筒防冻供热系统的平面图。
25.图2是图1的a
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a向剖面图。
26.图中，1为矿用增安型电加热机组，2为70℃电动防火阀，3为防火软连接，4为钢制保温风管，5为钢筋混凝土保温风道，6为井筒，7为防雨进风百叶和粗效过滤器，8为防护活动栏杆，9为导流叶片，10为承压钢制通风板，11为钢筋混凝土隔墙，12为集水坑。
具体实施方式
27.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结
合实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面结合实施例及附图详细说明本实用新型 的技术方案，但保护范围不被此限制。
28.如图1和图2所示，本实施例是一种新型的井筒防冻供热系统，它由矿用增安型电加热机组1、可控硅控制柜、矿用隔爆型温度传感器、钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5、70℃电动防火阀2、防火软连接3组成。进风井井筒入口两侧设置矿用增安型电加热机组1，室外冷空气经过矿用增安型电加热机组1加热变为热空气后通过钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5由井筒底部送入井筒6内。矿用隔爆型温度传感器安装在井筒内并距井口1米处。矿用隔爆型温度传感器实时输出电信号至可控硅控制柜。由可控硅控制柜控制矿用增安型电加热机组的运行。本供热系统可根据井筒内空气温度的变化实时改变加热机组内加热管的数量及加热功率来调节所输送的热空气所输送的热空气温度（该控制方法及电路连接为现有技术中常规的方法及电路，本实用新型未对控制部分进行改进）。使井筒内空气温度时刻保持在2℃以上。解决了普通井筒防冻供热系统冬季供热情况下井筒地面及无送风口一侧温度偏低容易结冰，而井筒内顶部温度偏高的通病。具体的：
29.矿用增安型电加热机组1中电加热器及风机等所有设备及零件采用获得国家矿用产品安全标志证书的产品，符合煤矿安全生产的所有要求。矿用增安型电加热机组紧贴进风井井筒入口两侧对称布置。加热机组至井筒之间仅设置一个70℃电动防火阀2、一个防火软连接3以及一小节（0.3米）用于与井筒内钢筋混凝土保温风道5相连接的钢制保温风管4。
30.由于加热机组紧贴进风井井筒6入口布置，供热系统室外钢制保温风管4极短。相比普通井筒防冻供热系统可省去安装大量室外钢制保温风管所占用的大量土地面积。同时由于加热机组室外布置，供热系统设备机房内只需要安装控制系统，设备机房内无加热机组及钢制保温风管。与普通井筒防冻供热系统相比，本供热系统设备机房占地面积及体积大幅减少。因此本供热系统与同等供热规模的普通井筒防冻供热系统相比具有占地面积小、系统布置紧凑的特点。
31.由于本供热系统室外钢制保温风管4极短，供热系统中矿用增安型电加热机组所配套送风风机风压仅需克服加热器入口设置的防雨进风百叶和粗效过滤器7、以及两个70℃电动防火阀2、加热器本身及一小节钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5和承压钢制通风板10的通风阻力。由于供热送风系统保温风管极短，送风系统漏风量可以忽略不计。在保证供热效果相同的情况下，本供热送风系统配套送风风机风量较小。且供热送风系统无需克服普通井筒防冻供热系统所具有的长度很长的钢制保温风管所产生的通风的阻力。由此大幅降低了供热系统的通风总阻力。从而大大降低用于克服通风阻力所选用的矿用防爆抽出式轴流通风机风量、风压及所配防爆电机功率，节约了矿用防爆抽出式轴流通风机正常运行时所消耗的大量电能以及由此带来的高额的电费。并且节省了购置大功率矿用防爆抽出式轴流通风机所需的高额费用。
32.由于供热系统室外钢制保温风管4极短。供热系统热空气输送过程中钢制保温风管4沿途热损失极少。整个供热系统热损失更小，相比其它供热系统更加节能。
33.由于供热系统室外钢制保温风管4极短。室外钢制保温风管4及其保温材料用量极少，且无室外风管支架。整个供热系统仅需设置占地面积很小的设备机房及安装矿用增安型电加热机组所需的混凝土基础平台，再无其它建筑物及构筑物。
34.本供热系统所配矿用防爆抽出式轴流通风机风压及所配防爆电机功率降低的同时，矿用防爆抽出式轴流通风机正常运行时所产生的噪音也大幅降低。噪声的大幅降低极大程度的改善了工人的工作环境及周边群众的生活环境。
35.本供热系统在矿用增安型电加热机组进风口设置了防雨进风百叶和粗效过滤器7，对于室外空气进行了粗效过滤，保证进入加热机组及井筒内内空气的清洁度。（粗效过滤器前）设置的防雨进风百叶以防止雨雪进入加热机组。
36.本供热系统在矿用增安型电加热机组进、出风口各设置了一个70℃电动防火阀2，当加热机组内部及井筒内着火时电动防火阀自动关闭。以阻止加热机组内火火灾蔓延至井筒内，同时防止井筒内火灾通过加热机组蔓延至室外。70℃电动防火阀2与火灾自动报警装置联动，当70℃电动防火阀自动关闭的同时在集控室后台组态画面上进行报警，并由控制系统输出声光报警信号。从而保障煤矿生产安全。矿用增安型电加热机组所配矿用增安型加热器及矿用防爆抽出式轴流通风机均与火灾自动报警装置联动，当发生火灾时，自动切断矿用增安型加热器及风机电源。
37.为防止发生机械伤害同时为防止无关人员损坏矿用增安型电加热机组并且方便加热机组发生故障时进行检修，在矿用增安型电加热机组1周围设置防护活动栏杆8。
38.本系统加热机组内矿用增安型电加热机组1的控制接入集控系统，当加热机组内矿用增安型加热器超温时自动切断矿用增安型加热器电源的同时保持矿用防爆抽出式轴流通风机的继续运转30min以降低矿用增安型加热器内加热棒的温度。与此同时在集控室后台组态画面上进行报警，并由控制柜输出声光报警信号。
39.本系统加热机组内所配矿用防爆抽出式轴流通风机的控制接入集控系统，当矿用防爆抽出式轴流通风机因故障停运时切断加热机组内矿用增安型加热器电源的同时在集控室后台组态画面上进行报警，并由控制柜输出声光报警信号。
40.本系统启动时先启动防爆抽出式轴流通风机，待风机运转正常后再启动矿用增安型加热器。系统关闭时先关闭矿用增安型加热器。防爆抽出式轴流通风机在加热器关闭后继续运行30min后关闭。
41.为减少热空气流经钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5时的沿途散热损失，钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5均采取保温措施。钢制保温风管4采用风管外包裹防火保温材料，保温材料外包裹镀锌铁皮保护层的保温方式。钢筋混凝土保温风道5采用风道内壁贴保温砖的保温方式。
42.本供热系统中控制柜选用可控硅控制柜，可实现矿用增安型加热器加热负荷线性输出。加热器可实现0
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100%加热功率调节。与普通供热系统所采用的分段式调节方式相比，本供热系统供热调节范围更广。整个供热系统与同等供热规模的普通井筒防冻供热系统相比系统运行更加节能。
43.本供热系统所配矿用隔爆型温度传感器安装在井筒内距井口1米处。温度传感器可实时输出电信号至可控硅控制柜。由可控硅控制柜控制矿用增安型电加热机组1的运行。本供热系统可根据井筒内空气温度实时改变加热机组内加热管的数量及加热功率来调节所输送的热空气温度。使井筒内空气温度时刻保持在2℃以上。
44.为减少热空气流经钢筋混凝土保温风道的阻力，在钢筋混凝土保温风道5的拐弯处设置了导流叶片9。
45.室外冷空气经过矿用增安型电加热机组1加热变为热空气后通过钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5由井筒6底部送入井筒内。热空气经井筒6底部所设置的承压钢制通风板10上所设置的通风孔洞以5
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8m/s的速度进入井筒6内。由于平硐及斜井井筒进风井筒冬季防冻空气加热室外计算温度一般为
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20℃以下。送入井筒内的热空气（40
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50℃）与进入井筒内的冷空气的温度差为60
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70℃。热空气在热压及自身初速度的作用下产生很大的上浮力。热空气在上浮过程中不断与进入井筒内的冷空气混合。最终达到大于2℃后送入井下。本供热系统运行时可实现井筒内底部空气温度最高，井筒内空气温度由井筒内底部向上逐渐降低的供热效果。
46.并且由于采用井筒入口两侧均设置矿用增安型电加热机组1及钢制保温风管4、钢筋混凝土保温风道5。井筒两侧混凝土保温风道均同时向井筒（中心）内输送热空气。
47.井筒内钢筋混凝土保温风道5上方设置承压钢制通风板10，通风板选用不锈钢材质。通风板上设有通风孔。为保证钢筋混凝土保温风道起始端和末端（钢筋混凝土隔墙11处）风量相同。通风孔孔径由钢筋混凝土保温风道5起始端向末端（钢筋混凝土隔墙11处）逐渐减小。钢筋混凝土保温风道5断面尺寸及承压钢制通风板10通风孔孔径、间距及厚度可根据所输送的热空气量及承压钢制通风板10所承受的荷载确定。
48.为防止井筒内地下钢筋混凝土保温风道5积水，钢筋混凝土保温风道底部从起始端向末端（钢筋混凝土隔墙11处）设置≥0.01的坡度。在风道末端（钢筋混凝土隔墙11处）设置集水坑12（400x400x400）。集水坑12内积水可用潜水泵排出。
49.当需要排出集水坑12内积水时，需要移除承压钢制通风板10方可实施。因整个承压钢制通风板10面积较大且笨重。整个移除承压钢制通风板10费时费力。为方便排出集水坑12内积水，承压钢制通风板10由独立的且可活动的不锈钢钢板拼接而成。每一块不锈钢钢板都可以单独拆卸、更换。当需要排出集水坑12内积水时，只需要移除集水坑12正上方对应的不锈钢钢板即可。无需移除整个承压钢制通风板10。此种承压钢制通风板10的布置方式大大减少了工人的劳动强度且节约了宝贵的时间。
50.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。