【正文】 收程度，吸收率越高，紅外線輻射效果就越好。在低 于 2020℃ 的常規(guī)工業(yè)熱工范圍內(nèi)，紅外線是最主要的熱射線。輻射加熱與干燥包括紅外線、紫外線、微波 /射頻、電子束與雷射等，其中紅外線加熱干燥是利用電磁輻射熱傳原理，以直接方式傳熱而達(dá)到加熱干燥物體的目的，從而避免加熱熱傳媒體導(dǎo)致的能量損失，有益能源節(jié)約，同時(shí)紅外線因有產(chǎn)生容易，可控性良妤等特質(zhì)，而有加熱迅速、干燥時(shí)間短、生產(chǎn)力提高，產(chǎn)品品質(zhì)改進(jìn)及設(shè)備空間節(jié)省等優(yōu)點(diǎn) 。 （ 5）受熱物體的熱能傳導(dǎo)強(qiáng)度與（該物體表面和內(nèi)部）溫度梯度成正比與熱阻成反比。 （ 3）熱能在高溫下主要（ 95%）以輻射的形式傳遞，其輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比。 紅外線的傳熱學(xué)基本理論 （ 1）不同特性的物體 發(fā)射的紅外線特性（波長(zhǎng)）不同，不同特性的 6 紅外線易為特性相同的物體所接收。熱的傳導(dǎo)方法有熱傳導(dǎo)、 對(duì)流 、 輻射 3 種，遠(yuǎn)紅外線只是 輻射 傳遞。能讓對(duì)方分子自己發(fā)熱的是電磁波。得到遠(yuǎn)紅外線能量的分子會(huì)加速與其他分子沖撞，分子沖撞產(chǎn)生熱。分子原來(lái)就是運(yùn) 動(dòng)著的。 圖 1 電磁波的種類與遠(yuǎn)紅外線的波寬 5 遠(yuǎn)紅外線 的 加熱作用 遠(yuǎn)紅外線可以給予持有電極特性的分子（譬如水分子）運(yùn)動(dòng)能量。把這波長(zhǎng)換算成溫度則是４５０ ℃ ～ー２７０ ℃ 。其中０．７５～１０００ 微米（ μｍ）的波長(zhǎng)范圍稱作紅外線。電磁波是電場(chǎng)與磁場(chǎng)交互而產(chǎn)生的一種波。 方案針 對(duì)傳統(tǒng)鍋爐供熱以及遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)進(jìn)行性能比較，從投資、熱力負(fù)荷、電力負(fù)荷、安全性、占地面積、運(yùn)行費(fèi)用等方面進(jìn)行全面分析對(duì)比，從而對(duì)遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保、安全可靠得到明確的結(jié)論，為相關(guān)主管部門(mén)提供科學(xué)依據(jù)。其他如用燃汽加熱、燃油加熱、桔桿加熱等這里不作一一的分析評(píng)估，僅對(duì)遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)在礦井中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。 紅外線加熱管設(shè)置為密集布置 ， 管外的被加熱的片狀吸熱物質(zhì)在紅外輻射下迅速被加熱， 在 15mm 內(nèi)只有一根加熱管工作就能傳遞熱量、輻射周圍的其他加熱管，整個(gè)加熱室內(nèi)的每根加熱管均有相應(yīng)的 3 熱量對(duì)空氣加熱。 遠(yuǎn)紅外電熱管加熱空氣方式， 科學(xué)先進(jìn)地運(yùn)用了 傳熱 的三大主要方式， 對(duì)流、熱傳導(dǎo)、輻射 技術(shù)。 目前先進(jìn)的做法是： 1）、采用熱泵形式，將進(jìn)下排出的帶有溫度的空氣 ， 通過(guò) 二次 熱交換的方式 加熱空氣，將加熱的空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)送到主井井口和副井井口。 傳統(tǒng) 井筒保暖 做法 ： 1）、采用 在主井井口、副井井口處各設(shè)空氣加熱室一座，主副井供熱熱媒一般為高溫蒸汽鍋爐提供的蒸汽或常壓鍋爐提供的蒸汽和熱水，末端采用散熱器或暖風(fēng)機(jī)，經(jīng)風(fēng)機(jī)將空氣加熱室的熱風(fēng)輸送到井下。采礦設(shè)備與設(shè)施不能在低溫環(huán)境下運(yùn)行工作， 如綜采設(shè)備的潤(rùn)滑油、輸送煤炭出井的橡膠輸送帶、供給井下工作用的自來(lái)水、操控作業(yè)人員的工作條件等等。1200 m179。/min 進(jìn)風(fēng)井 紅外加熱 熱風(fēng)輸送系統(tǒng) 可行性分析 方 案 揚(yáng)州希塔爾電氣 設(shè)備有限公司 王云龍 13651515160 目錄 1 總論??????????????????????? 2 2 通風(fēng)耗熱量計(jì)算?????????????????? 4 3 紅外線加熱的原理????????????????? 4 4 設(shè)備選型????????????????????? 8 1 5 性能比較????????????????????? 9 6 系統(tǒng) 安全運(yùn)行方案????????????????? 12 7 自動(dòng)控制系統(tǒng)??????????????????? 13 8 基礎(chǔ)設(shè)施要求??????????????????? 15 9 三廢治理及環(huán)境保護(hù) ???????????????? 15 10 能耗統(tǒng)計(jì)與管理?????????????????? 16 1 總論 工程背景 通風(fēng)是采礦中的重要環(huán)節(jié)，冬季通風(fēng)中由于帶來(lái)礦井地面環(huán)境的寒冷氣流經(jīng)過(guò)井下通道，致使井上井下都與環(huán)境溫度相差無(wú)幾。為了保證井下設(shè)備設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證 安全生產(chǎn)， 2 需對(duì)主井及副井進(jìn)行熱風(fēng)輸送，冷熱風(fēng)入井混合后，保證井內(nèi)溫度不小于 2℃ ，確保生產(chǎn)安全運(yùn)行。 2）、在室內(nèi)建一個(gè)燃煤的空氣加熱室，將通過(guò)室內(nèi)的盤(pán)旋管道內(nèi)的空氣 加熱，采用風(fēng)機(jī)、管道送到主井井口和副井井口。 2）、遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送形式 ， 利用電能 通過(guò)遠(yuǎn)紅外電熱管 自動(dòng)將空氣加熱到一定溫度，用風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)送到主井井口和副井井口。遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)中的熱風(fēng)爐加熱管表面溫度為 800~1000 度，使加熱管周圍 15mm 內(nèi)分布的空氣產(chǎn)生振蕩， 并在 1~ 的時(shí)間內(nèi)被迅間加熱到 80~210℃。紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)對(duì)電能的利用率極高，對(duì)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)將帶來(lái)新的條件和效益。 遠(yuǎn)紅外熱風(fēng)輸送系統(tǒng)已經(jīng)在內(nèi)蒙鄂爾多斯煤炭集團(tuán)阿爾巴斯一礦實(shí) 質(zhì)性地運(yùn)行了四年， 在偏關(guān)正興煤礦實(shí)際運(yùn)行三年， 運(yùn)行效果、運(yùn)行質(zhì)態(tài)較好，運(yùn)行 綜合 成本 較低、免維護(hù)費(fèi)用 ，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，具有一定的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。 編制依據(jù) （ 1）《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500192020 （ 2）《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500412020 （ 3）《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB502152020 （ 4）《煤炭工業(yè)采暖通風(fēng)及供熱設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB/T504662020 （ 5）《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB132712020 （ 6）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB162971996 4 （ 7） 《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 GB123482020 （ 8） 《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 GB502432020 紅外線加熱的原理 遠(yuǎn)紅外線是電磁波。太陽(yáng)從伽馬線到電波放射著各種波長(zhǎng)的電磁波。比這更長(zhǎng)的，４～１０００ μｍ波長(zhǎng)范圍叫做遠(yuǎn)紅外線。也就是比較而言低溫的放射體所發(fā)電磁波就是遠(yuǎn)紅外線。給了分子振動(dòng)能量后就可以使運(yùn)動(dòng)活躍起來(lái)。氫分子的速度是 、筆直可跑距離為 105cm，與其它分子的沖突次數(shù)是１秒 100 億。遠(yuǎn)紅外線本身并非熱。 遠(yuǎn)紅外線與熱風(fēng)的區(qū)別 遠(yuǎn)紅外線不是熱風(fēng) ， 是叫做電磁波的一種電波 ， 容易被有機(jī)物吸收，被吸 收 后變成熱。熱風(fēng)是給物質(zhì)表面加熱，遠(yuǎn)紅外線則是給物質(zhì)內(nèi)部加熱，區(qū)別在此。 （ 2）熱能傳遞的形式：輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流。 （ 4）輻射熱能的吸收能力與受熱物體的表面黑度成正比。 遠(yuǎn)紅外線的用途 工業(yè)加熱與干燥的方法很多，自能源危機(jī)以來(lái)，世界各國(guó)為提高能源使用效率與發(fā)展能源多元化，紛紛研發(fā)各種節(jié)約與替代能源技術(shù)，其中輻射加熱干燥由 于 方法的 特殊性，被證實(shí)為最有效率的加熱與干燥技術(shù)之一，而被廣泛地用于取代傳統(tǒng)的熱風(fēng)式加熱與干燥系統(tǒng)。 紅外線的波長(zhǎng)區(qū)間大致 為 至 1000nm，因其波長(zhǎng)位于紅色光波長(zhǎng) ( 至 左右 )外而得 名。人們有時(shí)將紅外線又劃分為 7 「近紅外」、「中紅外」、「遠(yuǎn)紅外」等若干小區(qū)間，所謂的遠(yuǎn)、中、近，是指其在電磁波譜中距紅色光的相對(duì)距離遠(yuǎn)近而言。而吸收率取決 于 被加熱物質(zhì)的類別、表面狀態(tài)、紅外線輻射源的波長(zhǎng)等。物質(zhì)透過(guò)的輻射能量與入射能量的比值叫穿透率，穿透率隨材料的性質(zhì)及厚度不 同而變化。通常把非透明材料的穿透率看作零。而非金屬材料分子結(jié)構(gòu)不很 細(xì) 密，在常溫下不同非金屬物質(zhì)各自具有 特殊 振動(dòng)頻率，因此當(dāng)入射的電磁波到達(dá)界面時(shí)，電磁波很少被反射，較易穿過(guò)界面進(jìn)入表層，有些激起共振變 為 熱量，有些不能激起共振的則受到折射、 散 射和反射作用。只有在穿過(guò)全部厚度時(shí)，未破吸收的那部分輻射能量才能透過(guò)。 紅外線加熱優(yōu)勢(shì)及效率 ,紅外線 干 燥加熱方式在近幾年來(lái)則以驚人的發(fā)展速度被接受，并被實(shí)際使用 于 各層次，主要是紅外線 干 燥方式有下述之優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 具有穿透力，能內(nèi)外同時(shí)加熱。 （ 3） 可局部加熱，節(jié)省能源。 （ 5） 節(jié)省爐體的建造費(fèi)用及空間，組合、安裝及維修簡(jiǎn)單容易。 （ 7） 溫度控制容易、且升溫迅速，并較具安全性。 因 為 紅外線加熱其有上述優(yōu)點(diǎn)，因比獲得高效率高均一性的加熱是可能的進(jìn)而獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品。/min （ 2） 極限 環(huán)境溫度： 22℃ （ 3）井筒混合風(fēng)溫度：≥ 2℃ 9 通風(fēng)耗熱 量計(jì)算 耗熱量 Q1= Gcp（ t2t1） =1200 60 （ 2（ 22）） =2103062Kj/h 紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng) 能量平衡 1）、 紅外線加熱機(jī)組處理風(fēng)量 V=18000m3/h 2）、 加熱機(jī)組能力 Q2=Gcp（ t2t1） = 18000 （ T（ 22）） 3）、熱平衡 Q2=Gcp（ t2t1） = 18000 (T2) Q3=Gcp（ t2t1） = 54000 (2(22)) Q3= Q2 54000 (2(22))= 18000 (T2) T=74℃ （取 75℃） 機(jī)組的 加熱能力為 1）、熱風(fēng)爐產(chǎn)生熱量 Q2=Gcp（ t2t1） = 18000 （ T（ 22）） = 18000 （ 75（ 22）） =2124969Kj/h 2）、機(jī)組總功率： 10 N=2124969/3595=590Kw 3）、設(shè)計(jì) 1 臺(tái)熱風(fēng)爐其 風(fēng)量功率： 風(fēng)量 =18000m3/h 全壓 ： 600Pa 加熱功率 =590Kw 風(fēng)機(jī)功率 =22Kw 4）、總裝機(jī)容量 =620Kw 3 性能比較 根據(jù)傳統(tǒng)的鍋爐供熱以及遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)、系統(tǒng)運(yùn)行的特征、以及管理水平等，確定性能比較內(nèi)容如下： （ 1）熱力負(fù)荷與電力負(fù)荷 （ 2）投資與運(yùn)行費(fèi)用 （ 3）安全環(huán)保 熱力負(fù)荷與電力負(fù)荷 遠(yuǎn)紅外線加熱器 的節(jié)能是由電熱涂料在加熱器幅射面形成固化涂層，該涂層因其表面黑度高，故能吸收大量的輻射熱能，又因其發(fā)射率高，故能將吸收的輻射熱能轉(zhuǎn)換成物體易吸收的遠(yuǎn)紅外熱能以電磁波的形式傳遞 .微米級(jí)電熱涂料的涂層厚、熱阻大、反射率高，用于加熱器內(nèi)表面，將散失的熱能轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)紅外熱能以電磁波的形式輻射加熱器內(nèi)，為加熱器內(nèi)的被加熱物體所吸收，從而將熱能留在加熱器內(nèi)，使加熱器內(nèi)的溫度升高，加熱器內(nèi)的溫度得到了充分的利用?？傊?，通過(guò)電熱涂料將輻射熱能轉(zhuǎn)換成 遠(yuǎn)紅外熱能產(chǎn)生的直接作用是，提高了加熱器內(nèi)的溫度，增強(qiáng)了被加熱物體的熱能吸收速度，減少了熱能損失，達(dá)到節(jié)能的目的。 （ 2）按每年工作時(shí)間 5 個(gè)月，平均運(yùn)行 2/5 功率 進(jìn)行計(jì)算，電價(jià)按 元 /度計(jì)算。 電費(fèi)累計(jì)消耗為 萬(wàn)元。 （ 4）運(yùn)行成本總計(jì) 萬(wàn)元 /年。 （ 2）定崗人員 5 人，按人均 4 萬(wàn)元計(jì)，共支出費(fèi)用 20 萬(wàn)元 /年。 （ 4）運(yùn)行成本 累計(jì) 58~68 萬(wàn)元 /年 經(jīng)比較分析，遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)比傳統(tǒng)的鍋爐供熱每年節(jié)省運(yùn) 12 行費(fèi)用 ~ 萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。可在調(diào)度室及相關(guān)崗位 設(shè)有電腦溫度監(jiān)督，執(zhí)行系統(tǒng)，隨時(shí)掌握，觀察熱風(fēng)爐的升溫狀況。 （ 3）設(shè)有對(duì)有害氣體（ 瓦斯氣體 ）報(bào)警功能。 （ 5）熱風(fēng)設(shè)備的 4 個(gè)檢修門(mén)均設(shè)有開(kāi)門(mén)斷電連鎖裝置。 （ 7）無(wú)廢水、廢渣、廢氣 的排放。 4 系統(tǒng)安全運(yùn)行 方案 系統(tǒng)安全運(yùn)行設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1） 配電柜是由溫度、時(shí)間自動(dòng)控制部分和提供 加熱爐 電源部分組成。 （ 3） 特殊風(fēng)格設(shè)計(jì)，具有超溫控制，過(guò)載電流保護(hù)等功能，全面提高設(shè)備安全性能。 （ 5）有良好的接地裝置。 （ 7）每個(gè)升溫區(qū)都有可靠的執(zhí)行探頭，如有故障，既有急停，報(bào)警功能。 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行 接通電源，合上配電柜的空氣開(kāi)關(guān)，設(shè)備處于待試狀態(tài)，看各指示燈及儀表指示是否正常，溫度由溫控儀的控制面板調(diào)節(jié)，先將調(diào)節(jié)按鈕置于下限處調(diào)到所需要的溫度，再將按鈕置于上限處調(diào)到所需要的溫度， 然后將按鈕置于中間位置處于測(cè)溫狀態(tài)，注意熱電偶線電極不可接反。 5 自動(dòng)控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)綜述 14 采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用型的計(jì)算 機(jī)＋智能儀表控制方式兩種，計(jì)算機(jī)主要用來(lái)完成數(shù)據(jù)處理、加熱曲線的編制、輸出等；智能溫控表用來(lái)完成升溫參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制及現(xiàn)場(chǎng)邏輯事件處理， plc 編程系統(tǒng)控制。 溫度控制 每個(gè)升溫區(qū)都有可靠的執(zhí)行探頭，如有故障，既有急停，報(bào)警功能。 機(jī)組開(kāi)啟加熱路數(shù) 的控制 發(fā)揮紅外線對(duì)空氣快速加熱的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用 plc 編程技術(shù)和先進(jìn)的調(diào)功器控制技術(shù)，依照自然溫度，為主 副井所需的實(shí)際溫度適時(shí)監(jiān)控和調(diào)整工作方式（手動(dòng)，自動(dòng)均可），減少無(wú)用功耗，節(jié)約能源，降低成本，極大的提高生產(chǎn)效率。而當(dāng)環(huán)境溫度變化， 15 功率調(diào)整器輸出 0 功率時(shí)， PLC 自動(dòng)減少一路加熱，依次減少。 根據(jù)室外環(huán)境測(cè)溫區(qū)的執(zhí)行探頭，將監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)反饋給智能溫控系