某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)

馮 瑞 峰

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

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某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)

馮 瑞 峰

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

結(jié)合某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)實(shí)例，闡述了一些地道供熱通風(fēng)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型方法，并論述了返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，解決了返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)中防火閥、防爆暖風(fēng)機(jī)等設(shè)備設(shè)計(jì)選型中遇到的一些常見問題。

熱源廠，防爆離心通風(fēng)機(jī)，風(fēng)管，防爆暖風(fēng)機(jī)

隨著國家及省市各級政府部門對環(huán)境保護(hù)的高度重視以及《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》中要求通過集中供熱替代供暖燃煤小鍋爐，全部淘汰每小時(shí)10蒸噸及以下燃煤鍋爐的規(guī)定，在城市郊區(qū)新建大型供熱熱源廠取代分散的燃煤供暖小鍋爐已經(jīng)是各城市集中供熱的一種常用方案。

本文結(jié)合自己設(shè)計(jì)的某熱源廠配套儲煤場受煤坑返煤地道供熱通風(fēng)實(shí)例，把其中的設(shè)計(jì)方法以及在設(shè)計(jì)中的一些心得與大家分享。

1 項(xiàng)目概況

熱源廠所處地理位置優(yōu)越，交通便捷，已建的環(huán)城高速公路、晉高路穿境而過。項(xiàng)目所在區(qū)域道路呈網(wǎng)狀布置，規(guī)劃北環(huán)路、陵沁路、環(huán)城高速圍繞項(xiàng)目區(qū)。暢安路、百靈街、尚安街貫穿項(xiàng)目區(qū)，交通條件十分便利。熱源廠工業(yè)場地設(shè)計(jì)平場標(biāo)高為788.40 m～790.50 m。儲煤場受煤坑返煤地道位于廠區(qū)南側(cè)。返煤地道截面尺寸為6.6×3(H)，長度為125 m。對返煤地道進(jìn)行通風(fēng)換氣的目的是為了改善工人的工作環(huán)境，排除地道內(nèi)的濕氣。為了防止冬季濕煤在返煤地道卸煤口處發(fā)生凍結(jié)，對進(jìn)風(fēng)進(jìn)行了加熱處理。

2 主要設(shè)備選型

2.1 防爆離心通風(fēng)機(jī)選型

1)防爆離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的確定：根據(jù)DL/T 5035—2004火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定：輸煤系統(tǒng)的地下建筑，宜采用自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)的通風(fēng)方式。通風(fēng)量可按夏季換氣次數(shù)不少于15次/h計(jì)算，冬季通風(fēng)量可按換氣次數(shù)不少于5次/h計(jì)算。因本熱源廠只是采暖季運(yùn)行，故返煤地道通風(fēng)次數(shù)按7次/h計(jì)算。通風(fēng)量為Q=17 380 m3/h。因地道內(nèi)含有微量煤炭粉塵，為了避免因風(fēng)機(jī)吸入煤炭粉塵發(fā)生爆炸。風(fēng)機(jī)選用防爆離心通風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)風(fēng)量為Q=17 380×1.1=19 118 m3/h(其中1.1為富裕系數(shù))。

2)防爆離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的確定：根據(jù)假定流速法確定通風(fēng)管道各段截面面積，本設(shè)計(jì)共設(shè)6個(gè)吸風(fēng)口，在每個(gè)吸風(fēng)口處均設(shè)網(wǎng)格吸風(fēng)口及通風(fēng)碟閥。每個(gè)吸風(fēng)口的風(fēng)量為17 380÷6=2 897 m3/h。風(fēng)管流速參考經(jīng)濟(jì)流速及符合噪聲要求，支管流速按5 m/s～7 m/s計(jì)。母管流速按10 m/s計(jì)。各風(fēng)管斷面尺寸分別為：400×320(H)，400×400(H)，630×400(H)，1 000×400(H)，1 000×500(H)，1 000×630(H)，1 000×1 000(H)。經(jīng)計(jì)算風(fēng)管總阻力為：P=1 550×1.1=1 705 Pa(式中1.1為富裕系數(shù))。

3)防爆離心通風(fēng)機(jī)型號的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，防爆離心通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)選型風(fēng)量為19 118 m3/h，風(fēng)壓為1 705 Pa。按廠家樣本選型為：B4-72NO10C右90°，Q=19 862 m3/h～40 645 m3/h,P=1 777 Pa～1 035 Pa，N=22 kW。防爆離心通風(fēng)機(jī)廠家提供配套入口風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，配防爆電機(jī)、減震器及減震臺座等風(fēng)機(jī)配套設(shè)備。

4)防爆離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓及電機(jī)軸功率的校核：通常來說風(fēng)機(jī)廠家的通風(fēng)機(jī)的性能曲線圖是按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣參數(shù)編制的，即：空氣溫度為20 ℃，大氣壓力為1.01×105Pa，相對濕度為50%，對應(yīng)密度為1.2 kg/m3。而本工程所處地點(diǎn)大氣壓力為0.702×105Pa，冬季通風(fēng)溫度為-22.8 ℃(極端最低氣溫)，與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)不一致。故需對離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓進(jìn)行校核。

對于離心式通風(fēng)機(jī)，容積風(fēng)量保持不變的情況下。非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下通風(fēng)系統(tǒng)壓力的變化，同通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓變化趨勢一致且大小相等。故按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)管計(jì)算表算得的壓力損失以及據(jù)此選擇的離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓可以滿足本設(shè)計(jì)工況的實(shí)際要求。

本設(shè)計(jì)僅對設(shè)計(jì)工況下電機(jī)軸功率進(jìn)行校核：

N=Q×P/(1 000×η1×η2×3 600)。

其中，N為設(shè)計(jì)工況下電機(jī)軸功率，kW；Q為設(shè)計(jì)工況下離心通風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/h；P為設(shè)計(jì)工況下系統(tǒng)的壓力損失，Pa；η1為通風(fēng)機(jī)效率(按0.90計(jì))；η2為通風(fēng)機(jī)傳動(dòng)效率(聯(lián)軸器傳動(dòng)，按0.98計(jì))。

經(jīng)計(jì)算本設(shè)計(jì)工況下電機(jī)軸功率為：N=8.4 kW。

所需電機(jī)功率為N=8.4×1.15=9.8 kW(其中1.15為電機(jī)容量安全系數(shù))，故廠家所配22 kW電機(jī)滿足本設(shè)計(jì)工況要求。

2.2 風(fēng)管及其附件的選擇

1)風(fēng)管材質(zhì)及壁厚的選擇：因返煤地道通風(fēng)母管需穿越1號轉(zhuǎn)載站防火樓板，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中要求穿越防火墻處風(fēng)管應(yīng)用2.0 mm鋼板制造。故本工程中通風(fēng)管道壁厚均按2.0 mm設(shè)計(jì)。管道材質(zhì)選用優(yōu)質(zhì)鋼板。

2)風(fēng)管消音器的選型：因本工程廠區(qū)位于居民區(qū)附近，防爆離心通風(fēng)機(jī)所處位置距離廠界圍墻最近處直線距離僅為40 m。而大流量，高風(fēng)壓的離心風(fēng)機(jī)一般噪聲較大。如工程所選防爆離心通風(fēng)機(jī)噪聲為90 dB(A)。經(jīng)計(jì)算，噪聲經(jīng)40 m直線距離可以自然衰減至58 dB(A)，仍然大于環(huán)保所要求的50 dB(A)。本設(shè)計(jì)選用一個(gè)φ900，消音量為15 dB(A)的消音器(見圖1)。排風(fēng)經(jīng)消音器消音后到達(dá)廠界圍墻的噪聲值為43 dB(A)，小于GB 3096—2008聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2類夜間標(biāo)準(zhǔn)，即50 dB(A)，從而保證了附近居民的正常生活不受噪聲干擾。

3)風(fēng)管防火閥的設(shè)置：根據(jù)GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范及GB 50019—2015工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于防火閥設(shè)置的強(qiáng)條要求：在通風(fēng)母管穿越防火樓板處設(shè)一個(gè)70 ℃防火閥，防火閥尺寸為800×800(H)(見圖1)。設(shè)計(jì)中防火閥設(shè)有獨(dú)立的吊裝支架(2根φ10)，以防止火災(zāi)發(fā)生時(shí)因風(fēng)管變形而影響閥門關(guān)閉性能。通風(fēng)母管穿防火樓板處縫隙用防火泥封堵。

4)風(fēng)管倒流葉片的設(shè)置：為減少通風(fēng)管道阻力，設(shè)計(jì)中在直角矩形風(fēng)管彎頭設(shè)導(dǎo)流裝置，倒流葉片的弧度與彎頭的角度一致。倒流葉片的迎風(fēng)側(cè)邊緣圓滑，其兩端與管壁牢固固定。同一彎管內(nèi)的倒流葉片的弧長一致。

5)風(fēng)管穿越沉降縫(變形縫)的做法：為了避免因返煤地道沉降不均勻及熱脹冷縮時(shí)對通風(fēng)管道產(chǎn)生破壞。設(shè)計(jì)中通風(fēng)管道穿越沉降縫(變形縫)處的風(fēng)管兩側(cè)，設(shè)置L=250 mm的防火軟管，防火軟管的接口牢固。防火軟管處不設(shè)變徑。為避免防火軟管承擔(dān)通風(fēng)管道重量，距防火軟管的兩側(cè) 300 mm處各設(shè)一個(gè)吊架。

6)風(fēng)管的加固：因設(shè)計(jì)通風(fēng)管段長度均大于20 m，為防止風(fēng)管因自重產(chǎn)生剛度降低導(dǎo)致風(fēng)管變形，同時(shí)為減少支吊架設(shè)置的數(shù)量。本設(shè)計(jì)中對邊長大于630 mm的風(fēng)管采用角鋼∠40×4進(jìn)行外加固。加固間距為1 m。

2.3 防爆暖風(fēng)機(jī)的選擇

1)防爆暖風(fēng)機(jī)型號的確定：因熱源廠儲煤棚內(nèi)儲存有部分經(jīng)過選洗的濕煤，為防止冬季濕煤在返煤地道卸煤口處發(fā)生凍結(jié)，堵塞卸煤口。設(shè)計(jì)在儲煤場通風(fēng)機(jī)房設(shè)置供熱設(shè)施。經(jīng)計(jì)算加熱耗熱量為250 kW。設(shè)計(jì)采用3臺防爆暖風(fēng)機(jī)，型號為BNF-7ZS型。出風(fēng)溫度:41 ℃，供熱量Q=67 kW/臺。室外冷空氣(為保證熱源廠在任何情況下均可對外正常供熱，設(shè)計(jì)供熱室外通風(fēng)計(jì)算溫度按極端最低氣溫-22.8 ℃計(jì),)經(jīng)防雨百葉窗進(jìn)入室內(nèi)，經(jīng)防爆暖風(fēng)機(jī)加熱到5 ℃后用于地道換氣通風(fēng)。

2)防爆暖風(fēng)機(jī)供熱量的修正：因防爆暖風(fēng)機(jī)樣本的名義供熱量是按進(jìn)風(fēng)溫度為15 ℃計(jì)算,而實(shí)際進(jìn)風(fēng)溫度往往達(dá)不到。本設(shè)計(jì)中進(jìn)風(fēng)溫度按-22.8 ℃計(jì)算，故需對防爆暖風(fēng)機(jī)的實(shí)際供熱量進(jìn)行修正。實(shí)際供熱量按下式修正：

Q=(tp-tn)/(tp-15)×Qm。

其中，Q為暖風(fēng)機(jī)實(shí)際供熱量，kW；Qm為暖風(fēng)機(jī)名義供熱量，kW；tp為熱媒平均溫度，℃；tn為實(shí)際進(jìn)風(fēng)溫度，℃。

經(jīng)修正后BNF-7ZS型防爆暖風(fēng)機(jī)的實(shí)際供熱量為104 kW/臺。3臺提供312 kW，滿足加熱地道通風(fēng)所需的耗熱量。

3 結(jié)語

熱源廠于2014年年底投入運(yùn)行，2014年—2015年采暖季返煤地道供熱通風(fēng)效果良好。地道內(nèi)室溫達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了鍋爐燃煤的正常供應(yīng)，從而保障了熱源廠對外供熱的正常。使周圍住戶在寒冷的冬季感受到了濃濃的暖意，供熱效果得到了當(dāng)?shù)卣腿罕姷囊恢潞迷u。本文通過對熱源廠返煤地道供熱通風(fēng)的設(shè)計(jì)，解決了返煤地道供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)中涉及到的一些如風(fēng)機(jī)選型、噪聲控制、防火防爆等難點(diǎn)問題，對相似供熱通風(fēng)設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。

[1] GB 50019—2015，工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50016—2014，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3] DL/T 5035—2004，火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[4] GB 3096—2008，聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5] 全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京：中國計(jì)劃出版社,2009:35.

The heating ventilation design of coal pit coal tunnel back of a heat plant

Feng Ruifeng

(Coal Industry Taiyuan Design & Research Institute, Taiyuan 030001, China)

Combining with the design example of heating ventilation design of coal pit coal tunnel back of a heat plant, this paper elaborated the design and type selection method of some authentic heating and ventilation equipment, and discussed the matters needing attention in coal tunnel back heating and ventilation design, solved some common problems encountered in fire fighting valve, explosion-proof heater and other equipment type selection in coal tunnel back heating and ventilation design.

heat plant, explosion-proof centrifugal fan, wind pipe, explosion-proof heater

1009-6825(2016)30-0127-02

2016-08-15

馮瑞峰(1979- )，男，工程師

TU833

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