热管换热器回收煤矿回风余热预热矿井进风研究

以矿井需风量8 000 m3/min为例,运用热管理论和传热理论建立矿井回风焓变放热方程和热平衡方程,并利用计算流体动力学分析软件Fluent对余热回收系统换热效果进行数值模拟。研究结果表明:当矿井进风量为8 000 m3/min,新鲜风流温度高于-29℃时,热管换热器可以利用回收的回风余热满足新鲜风流的预热要求;通过数值模拟分析可知,对于不同需风量的矿井,当新鲜风流的温度高于临界温度时,热管换热器回收的回风预热便可以独立完成对新鲜风流的预热。     

矿用热管换热器析湿工况换热分析

当前矿井回风用热管换热器的设计换热效果与实际应用情况偏差较大。通过基于焓差的Threlkeld法分析了矿井回风析湿工况下的传热系数和翅片效率，进而建立了单根热管换热管的换热模型，并通过逐管法对热管热换热器进行换热分析。结果表明：在实际应用环境中该换热器的总传热系数变化不大，可看作定传热系数传热。换热器的矿井回风与换热器回风侧热管外壁翅片表面温度相差很大，应保证换热器回风侧热管外壁翅片表面温度大于0℃。     

基于Ansys对矿井余热回收装置的模拟研究

为充分利用矿井乏风余热,采用Ansys软件建立对流换热模型,对煤矿回风井余热回收装置的附加阻力、换热效率、内部流场的变化和影响因素进行了分析研究。结论表明：回风井口的风流速度越大,装置的换热效率越低。     

整体式热管换热技术在煤矿井口防冻系统中的应用

以阳煤二矿南风井井口防冻应用整体式热管换热技术为例,根据井口防冻热负荷和矿井回风余热的供热能力,对热管换热器基本参数和热管阻力进行了设计计算。经过统计一个采暖季的数据,分析了典型工况下矿井回风、新风在换热前后的温度变化情况。结果表明：应用热管换热技术可以满足井口防冻的热需求,当最低温度-15℃接近设计最低值时,进风温度2.2℃也能达到预期目标。     

矿井回风余热回收用可变导热管的换热分析

针对目前矿井回风余热回收用重力热管的换热过程不可控问题,提出了可变导热管的设计应用方案。考虑热管内的不凝性气体,结合热管内部的相变传热过程,通过传热热阻分析,建立了单根可变导热管的一维换热分析模型,并进行了换热分析。结果表明:定贮气室温度的可变导热管换热效果主要由热源温度和管内的工作温度决定,可变导热管对矿井回风的调控温度区间随矿井回风和新风的温差增大而增加,调控阶段的管内工作温度基本不变。     

热管换热器回收矿井回风余热的可行性分析

针对东北和西北高原地区冬季煤矿回风存在能源浪费问题,提出了利用热管技术在煤矿建立回风余热回收系统。并以东北地区矿井为例,对热管尺寸,翅片大小以及热管数目和排列方式的确定等因素展开分析,从技术和经济效益2方面,论证了在我国寒冷地区建立煤矿回风余热回收系统是可行的。     

矿井回风余热回收用热管换热器的优化设计

热管换热器因其优良的传热性能在余热回收中得到了广泛的应用。分析了重力热管的工作原理及特点,结合山西某煤矿实例,设计了回风余热回收用热管换热器,包括管壳设计、工质选择、热管长度以及排列方式等。同时,对设计的换热器进行热平衡、传热系数等计算,分析翅片管节距和翅片高度对热管换热器影响规律,以提高换热器传热效率。     

基于热管换热技术回收矿井回风低温余热的应用研究

基于低温热管换热技术设计研发了回收矿井回风余热资源的换热装置,应用在阳煤集团一矿吴家掌风井。针对项目概况、方案设计及运行效果进行详细论述,系统运行测试表明本装置设计合理,可满足矿井回风热能回收的要求。低温热管换热系统运行费仅21.8万元/a,比传统热风炉运行费用减少250余万元/a,煤耗为0,对环境零污染。     

全自动低温热管技术在矿井回风余热回收中的应用分析

为了充分回收矿井回风中的低温余热，对布尔台煤矿松定霍洛风井的井筒负荷和回风余热资源量进行了具体的计算分析；阐述了采用低温热管+自动化控制系统进行矿井回风预热回收的技术手段、建设方案和工艺流程。对自动化控制部分的功能、设备运行管理、热管控制系统进行了详细说明和介绍；对相匹配的矿井风道建设和热管回收矿井回风余热系统的运行进行了阐释。该系统的工程应用结果表明，采用低温热管余热回收技术+PLC智能自动化控制系统，可实现矿井回风余热的有效利用和可靠运行，每年可节约标准煤约1 500 t,减少碳排放约3 900 t,达到了节能减排和环保再利用的目标。     

分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用研究

为解决目前分体式热管规模较小,输送距离短,在煤矿余热回收中应用受限的问题,以赵庄煤矿苏南风井井口供暖项目为工程案例,介绍了分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用。首先在通过对井口供暖热负荷和矿井回风余热的供热能力进行匹配分析的基础上,对分离式热管换热系统蒸发器和冷凝器的换热面积、上升和下降管路循环高差、蒸发器和冷凝器的风阻等进行了设计计算;然后基于供暖季运行的数据,分析了典型工况下两器在换热前后的温度变化情况。工程实践表明：分离式热管换热技术应用于煤矿井口供暖系统是可行的。     

防冻型热管式井口加热器的研发与应用

井口防冻是煤矿安全生产的重要保证,若供水系统停止运行,低风温大风量吹过换热器,极短时间内翅片管内的水就会结冰导致胀管。与热管式换热器相比,翅片管换热器传热系数小、占地面积较大。依托山西磁窑沟煤矿余热利用项目,研发了热管式井口加热器,通过测试发现,热管式加热器换热性能良好,是翅片管式井口加热器的良好替代品。     

矿井回风喷淋换热器喷淋高度影响换热效率研究

针对矿井回风喷淋换热器喷淋高度与换热效率(即落入换热器底部液滴平均温度与其温度分布标准偏差)的关系,利用FLUENT软件对矿井回风/液滴两相流进行3D仿真,采用标准k-ε模型、DPM模型和SIMPLE算法,计算出了喷淋高度分别为6、8、10、12和15m,直径为0.15 cm,冬季制热时和夏季制冷时初始温度分别为283.15、303.15 K的液滴,逆向通过初始温度为293.15 K矿井回风落入换热器底部时获得的热量和冷量及其温度分布标准偏差.结果表明:随着喷淋高度的增加,液滴获得的热量(在冬季)和冷量(在夏季)也不断增加,但增加的幅度却逐渐减小;液滴温度分布标准偏差总体变化趋势随喷淋高度的增加而减小.综合考虑,喷淋高度选择在10 m左右最合理.     

矿井回风热管余热回收利用研究

为满足寒冷地区矿井进风空气加热的要求,介绍了一种用于矿井回风余热利用的热管系统。该系统吸收矿井回风中携带的低温热能,通过热管将热量传递至进风侧空气,提升进风温度。此外,系统为克服矿井进风、回风风道新增设备产生的风阻,在风道中增加了平衡风机,系统配套检测系统可根据风道风阻压力变化控制平衡风机运行台数。使用该系统取代现有燃煤热风炉在满足矿井进风温度要求的同时,不仅可以节约煤费、电费、人工费等运行成本,还可满足环保排放要求。最后提出了某矿井回风热管余热回收利用系统在运行过程中存在的问题并给出了解决措施,为矿井回风余热的利用奠定了基础。     

矿井回风热回收系统理论分析与数值模拟

矿井回风热回收系统是一种新型的节能系统,利用喷淋换热的方式将回风中的热能置换到水中。针对国内某矿实际情况,通过理论分析与数值模拟,探讨了不同的喷淋布置方式及不同水气比、水滴直径等工况对换热效果的影响。模拟分析结果表明,两级三排逆喷的布置方式,水气比在1.3左右,水滴直径在1 mm左右换热效果最好。     

一种矿用通风空气处理设备的开发

介绍了一种适合矿井大风量的空气处理设备的选型、设计以及开发。采用表面式换热器热工性能分析软件对开发的换热器热工性能影响因素进行分析,结果表明在一定风流流速和空气状态下换热器均能满足设计要求,换热器能够应用于某矿深部通风降温系统。     

银洞沟煤矿乙二醇间壁式换热井口防冻系统设计优化北大核心

提出了一种乙二醇间壁式换热技术提取排风余热加热进风井口的方法;基于热平衡理论对排风余热热量进行计算与系统方案设计,结合宁夏银洞沟煤矿项目实际案例,采用Threlkeld焓差法建立湿工况下单管换热分析模型,对运行工况进行优化分析。结果表明:乙二醇间壁式换热技术提取矿井回风余热热量,能够满足井口防冻所需热负荷;管内传热介质入口温度为-2℃,流速在1.49~2.76 m/s时,系统运行效果稳定;当室外温度低于-15℃时,井口温度仍能达到5℃以上。     

两翼对角式通风系统回风特性与优化

为探究矿井中两翼对角式通风系统的回风特性,建立了通风网络模型,结合系统回风段角联分支风流方向判别公式及风量调节公式进行分析。结果表明：调节回风段角联分支风向和风量可以改变两翼回风井风量,使两翼回风井共同承担矿井总风量;通过回风段角联分支调节两翼回风井风量,合理分配回风井风量可降低通风系统能耗。     

宝钢4号高炉余热回收系统节能实践

为了节能降耗, 宝钢4号高炉热风炉余热采用分离热管式换热器回收热能。宝钢4号高炉热风炉余热回收装置投入运行5年多来, 对提高高炉风温、节能减排起到重要作用。量化了宝钢4号高炉余热回收对高炉风温和高炉能耗的影响, 对余热回收改造前后的效果进行了分析, 同时对余热回收失效原因和改进措施进行了探讨。     

高温矿井巷道风流对流换热相似实验研究

运用模型实验相似理论,推导出高温矿井巷道风流对流换热原型和模型之间的相似判据,建立了高温矿井巷道风流对流换热的实验系统。测量并分析了不同巷道壁温、不同入口风速以及入口温度对对流换热系数的影响;利用相关分析的方法,分析了巷道壁温、入口风速和巷道平均风流温度对对流换热系数的影响程度,得到各因素对对流换热系数影响程度,按从大到小的顺序为巷道平均风流温度、入口风速及巷道壁温;其中,巷道平均风流温度和入口风速均与对流换热系数呈正相关,而巷道壁温与对流换热系数呈负相关。基于对各影响因素的分析,得到了高温矿井巷道风流对流换热实验关联式,该关联式可以在实验范围内计算实际矿井风流的对流换热系数。     

热管式矿井通风热能自平衡系统设计与应用

为解决冬季煤矿进风口温度过低不能满足矿井通风安全的问题,利用热管的高效传热性能和等温特性,提出了采用低温相变热管技术通过矿井回风加热矿井进风的系统设计。根据热平衡理论对矿井回风中的有效利用热量进行理论分析,得出系统可处理的最低环境温度。结果表明:在矿井回风温度为15℃,相对湿度为90%的条件下,当环境温度高于-17.5℃就能将矿井进风加热至2℃以上。与矿井回风源热泵相比,其120天的运行费用可节约93万元,具有较好的经济效益。可为井筒防冻及矿井回风余热利用系统设计提供参考。