一、概述

1、在我國(guó)北方地區(qū)煤礦冬季生產(chǎn)過(guò)程中，井筒是煤礦礦井的咽喉，是地面和井下聯(lián)系的重要通道，當(dāng)冬季室外氣溫低于0℃時(shí)，井筒防凍問(wèn)題解決不好，井筒淋水會(huì)在低溫空氣作用下，在井筒，提升容器、電纜、水管等處結(jié)冰，影響礦井運(yùn)輸提升環(huán)節(jié)的安全性，冷風(fēng)對(duì)進(jìn)出井筒職工工作條件及身體不利影響。

2、扎實(shí)推進(jìn)環(huán)保工作響應(yīng)國(guó)家號(hào)召還青山綠水，大力推廣清潔能源供熱方式，最大化減少大氣污染物排放，在解決供熱技術(shù)方面狠下功夫，積極研究解決方案。

二、煤礦井筒內(nèi)供熱負(fù)荷熱量計(jì)算方式

1、礦井室外溫度是計(jì)算空氣加熱耗熱量的重要數(shù)據(jù)，選用歷年來(lái)極寒低溫天氣溫度作為參考，例如（t1為-12℃我礦）全國(guó)各地區(qū)溫度不同按照當(dāng)?shù)貧v年冬季極寒選擇。

2、礦井進(jìn)風(fēng)量（G為133.3m3/s—礦井筒每秒通風(fēng)量，用小時(shí)表示479880m3/h）,主副兩個(gè)井筒加熱室不是一個(gè)的要分開(kāi)計(jì)算。

3、礦井室外空氣預(yù)熱后，冷熱空氣混合后井筒內(nèi)50米達(dá)到溫度達(dá)到2℃—5℃（0℃以上不結(jié)冰），可情況實(shí)際情況選擇取5℃以上，提高井筒內(nèi)工作環(huán)境舒適度。(t2為5℃）

4、室外環(huán)境溫度與空氣密度有關(guān)聯(lián)，計(jì)算時(shí)要考慮。(Pm為1.353kg/m3,根據(jù)環(huán)境溫度確定)

-20℃空氣密度：1.385kg/m3-16℃空氣密度：1.374kg/m3-15℃空氣密度：1.368kg/m3-12℃時(shí)空氣密度：1.353kg/m3-10℃時(shí)空氣密度：1.342kg/m30℃空氣密度：1.288kg/m3

5、已知空氣升溫1℃需熱量:0.241Kcal/kg·℃（空氣比熱容C）

6、根據(jù)以上5點(diǎn)確定煤礦井筒空氣加熱每小時(shí)需要最大熱量。

計(jì)算方式Q=G×pm×C×(t1-t2)計(jì)算出每小時(shí)最大負(fù)荷需要熱量大卡，后期再根據(jù)選用的能源方式或設(shè)備的能效轉(zhuǎn)換率選用合適的功率。

三、電磁加熱空氣加熱方式選擇重要性

1、用電磁加熱熱水到70℃—80℃，使用熱水熱媒最大的缺點(diǎn)就是采用熱水加熱空氣傳熱系數(shù)比較低，造成出風(fēng)溫度下降出風(fēng)溫度低25℃—40℃，同樣的出風(fēng)溫度要求增加其加熱面積，拓寬加熱室體積，高溫水操作管理跟不上去，易造成凍井事故。安裝和后期維護(hù)復(fù)雜，鍋爐房到井筒空氣加熱室距離越遠(yuǎn)，熱水管道長(zhǎng)熱量損失多，熱量轉(zhuǎn)換的形式越多熱損越大。

2、用電磁加熱蒸汽的方式通過(guò)二次換熱方式，出風(fēng)溫度比熱水的方式高，但驟冷驟熱易使管頭滲漏、蒸汽熱媒量調(diào)節(jié)只能依靠啟閉加熱器片數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)其供熱量，最后蒸汽要用冷凝罐回收在輸送到回鍋爐房在利用，在冷凝的過(guò)程中大量的熱量損失。

3、以上兩種方式多系統(tǒng)控制，相互不能精準(zhǔn)聯(lián)動(dòng)，達(dá)不到井筒內(nèi)根據(jù)實(shí)際需求精準(zhǔn)控溫，能耗的浪費(fèi)。

4、建議用電磁直接加熱空氣的方式，不需要水或蒸汽介質(zhì)間來(lái)回?fù)Q熱，最大程度達(dá)到減少能耗浪費(fèi)。

四、電磁熱風(fēng)加熱原理

電磁加熱器是一種利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的裝置。它由電磁控制器和加熱圈兩部分組成。電磁控制器將660V，50/60Hz的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、逆變成950/960kHz的高頻高壓電流，高速逆變通過(guò)線圈產(chǎn)生渦流的交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)的磁力線通過(guò)導(dǎo)磁性金屬材料（加熱筒或出風(fēng)炮筒）時(shí)會(huì)在金屬體內(nèi)產(chǎn)生無(wú)數(shù)的小渦流，使金屬材料本身自行快速發(fā)熱通過(guò)介質(zhì)風(fēng)散熱，同時(shí)配合高效能的隔熱保溫裝置，最大程度減低熱損耗，然后把鼓風(fēng)機(jī)對(duì)接金屬發(fā)熱體吹風(fēng)形成熱風(fēng)了，整個(gè)過(guò)程是“電→磁→熱→風(fēng)”的高效轉(zhuǎn)化過(guò)程。這樣就能達(dá)到大幅節(jié)能的效果。使用這種發(fā)熱方式，其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90~95%。加熱原理圖如下圖所示。

五、電磁加熱器線圈選型原則

對(duì)于整套電磁加熱器來(lái)說(shuō)，線圈的作用乃是最核心的功能——加熱，這也是電磁加熱這一產(chǎn)品應(yīng)用被開(kāi)發(fā)出來(lái)的意義所在。如果一臺(tái)電磁加熱產(chǎn)品因線圈繞不好而導(dǎo)致不能加熱或者加熱效果不好，那就相當(dāng)于建了一棟房子卻不能住，造了一輛汽車卻不能開(kāi)，做了一盤美食卻不能吃，那就沒(méi)有了任何意義。既然線圈那么重要，該怎么對(duì)線圈進(jìn)行選型呢？應(yīng)從三方面進(jìn)行考慮——線材本身、線圈繞制、適用現(xiàn)場(chǎng)。

線材本身有很多種類，例如高頻線、云母線、防水線、硅膠線、鍍鎳線、純鎳線、銅管、合金導(dǎo)線等，不同種類的線材適用場(chǎng)合不同。此外，挑選線圈時(shí)，還要考慮其線徑，材質(zhì)，耐溫耐壓性能等。這些也都是由其使用條件決定的。在實(shí)際選配過(guò)程中，首先要根據(jù)加熱需求確定所需設(shè)備功率，然后就可以知道其輸出電流值，進(jìn)而確定線徑、材質(zhì)，然后視現(xiàn)場(chǎng)的溫度情況，散熱情況等考慮其耐溫性能。如果挑選線圈時(shí)沒(méi)有考慮到這些因素，就很容易出現(xiàn)設(shè)備故障，例如線圈被燒壞，加熱效率低下，線圈不耐用等問(wèn)題。

線圈繞制表面看來(lái)，線圈繞制這一工作似乎是最沒(méi)技術(shù)含量的，不就是把線材繞一下組成個(gè)線圈嘛，這誰(shuí)不會(huì)？但實(shí)際上并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，線圈的繞制需要考慮到疊加、干擾、散熱、距離、感量匹配等因素。不同功率的電磁加熱器其所需要的線圈電感量是不一樣的，只有實(shí)際電感量和理論值一直，才能保證電磁加熱器的功率最大化。例如，一臺(tái)60KW的電磁加熱器，其理論電感量是413μH，線圈繞制時(shí)，只有實(shí)際感量為413μH左右，其功率才有可能完全達(dá)到額定值。如果實(shí)際感量是300μH、400μH，那其這臺(tái)設(shè)備的實(shí)際使用功率可能就只有50KW，40KW，甚至無(wú)法正常工作或根本啟動(dòng)不了。

六、風(fēng)機(jī)模塊及加熱器模塊化組合，相互備用增加或減少用熱功率，減少人員各項(xiàng)成本。

以前老舊的散熱送風(fēng)系統(tǒng)都是大功率的風(fēng)機(jī)，用熱量風(fēng)機(jī)一個(gè)功率，用小功率多臺(tái)風(fēng)機(jī)根據(jù)用熱需求啟停能節(jié)省很大部分的電機(jī)運(yùn)行費(fèi)用。加熱器選用電磁感應(yīng)加熱鐵制容器，在用風(fēng)機(jī)把鐵制容器上的熱量直接散發(fā)在空氣里，以提高冷空氣的溫度，達(dá)到加熱效果。

通過(guò)井筒內(nèi)的溫度感應(yīng)探頭反饋計(jì)算，控制需要啟動(dòng)的加熱功率和加熱數(shù)量及單個(gè)模塊需要出風(fēng)溫度，混合后再井筒內(nèi)實(shí)現(xiàn)需要達(dá)到的理想溫度。使用一套計(jì)算系統(tǒng)完成，操作起來(lái)簡(jiǎn)單。智能化自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控操作，減少操作維護(hù)人員及勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)效率。

七、電磁感應(yīng)加熱設(shè)計(jì)的做法是在主副井加熱室加熱通道里安裝2460KW熱風(fēng)機(jī)組，溫度在5~10℃之間，通過(guò)這種方法解決了礦井防寒與提升相矛盾問(wèn)題。提高了礦井提煤速度，增加了原煤的產(chǎn)量。

八、我國(guó)產(chǎn)煤大省大多數(shù)在北方地區(qū)，煤礦冬季生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中經(jīng)常遇到井筒取暖的難題，解決好這個(gè)問(wèn)題對(duì)保障我國(guó)煤炭生產(chǎn)和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)快速發(fā)展具有重要的意義。

（晉圣公司固隆煤業(yè)山西溫永慶）