某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風設計

馮 瑞 峰

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

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某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風設計

馮 瑞 峰

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

結合某熱源廠受煤坑返煤地道供熱通風設計實例，闡述了一些地道供熱通風設備的設計選型方法，并論述了返煤地道供熱通風設計中的注意事項，解決了返煤地道供熱通風設計中防火閥、防爆暖風機等設備設計選型中遇到的一些常見問題。

熱源廠，防爆離心通風機，風管，防爆暖風機

隨著國家及省市各級政府部門對環境保護的高度重視以及《京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則》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10蒸噸及以下燃煤鍋爐的規定，在城市郊區新建大型供熱熱源廠取代分散的燃煤供暖小鍋爐已經是各城市集中供熱的一種常用方案。

本文結合自己設計的某熱源廠配套儲煤場受煤坑返煤地道供熱通風實例，把其中的設計方法以及在設計中的一些心得與大家分享。

1 項目概況

熱源廠所處地理位置優越，交通便捷，已建的環城高速公路、晉高路穿境而過。項目所在區域道路呈網狀布置，規劃北環路、陵沁路、環城高速圍繞項目區。暢安路、百靈街、尚安街貫穿項目區，交通條件十分便利。熱源廠工業場地設計平場標高為788.40 m～790.50 m。儲煤場受煤坑返煤地道位于廠區南側。返煤地道截面尺寸為6.6×3(H)，長度為125 m。對返煤地道進行通風換氣的目的是為了改善工人的工作環境，排除地道內的濕氣。為了防止冬季濕煤在返煤地道卸煤口處發生凍結，對進風進行了加熱處理。

2 主要設備選型

2.1 防爆離心通風機選型

1)防爆離心通風機風量的確定：根據DL/T 5035—2004火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程中規定：輸煤系統的地下建筑，宜采用自然進風、機械排風的通風方式。通風量可按夏季換氣次數不少于15次/h計算，冬季通風量可按換氣次數不少于5次/h計算。因本熱源廠只是采暖季運行，故返煤地道通風次數按7次/h計算。通風量為Q=17 380 m3/h。因地道內含有微量煤炭粉塵，為了避免因風機吸入煤炭粉塵發生爆炸。風機選用防爆離心通風機。風機風量為Q=17 380×1.1=19 118 m3/h(其中1.1為富裕系數)。

2)防爆離心通風機風壓的確定：根據假定流速法確定通風管道各段截面面積，本設計共設6個吸風口，在每個吸風口處均設網格吸風口及通風碟閥。每個吸風口的風量為17 380÷6=2 897 m3/h。風管流速參考經濟流速及符合噪聲要求，支管流速按5 m/s～7 m/s計。母管流速按10 m/s計。各風管斷面尺寸分別為：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)。經計算風管總阻力為：P=1 550×1.1=1 705 Pa(式中1.1為富裕系數)。

3)防爆離心通風機型號的確定：根據設計計算，防爆離心通風機的設計選型風量為19 118 m3/h，風壓為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。防爆離心通風機廠家提供配套入口風量調節閥，配防爆電機、減震器及減震臺座等風機配套設備。

4)防爆離心通風機風量、風壓及電機軸功率的校核：通常來說風機廠家的通風機的性能曲線圖是按標準狀態下空氣參數編制的，即：空氣溫度為20 ℃，大氣壓力為1.01×105Pa，相對濕度為50%，對應密度為1.2 kg/m3。而本工程所處地點大氣壓力為0.702×105Pa，冬季通風溫度為-22.8 ℃(極端最低氣溫)，與標準狀態參數不一致。故需對離心通風機風量、風壓進行校核。

對于離心式通風機，容積風量保持不變的情況下。非標準狀態下通風系統壓力的變化，同通風機風壓變化趨勢一致且大小相等。故按標準狀態下風管計算表算得的壓力損失以及據此選擇的離心通風機風量、風壓可以滿足本設計工況的實際要求。

本設計僅對設計工況下電機軸功率進行校核：

N=Q×P/(1 000×η1×η2×3 600)。

其中，N為設計工況下電機軸功率，kW；Q為設計工況下離心通風機風量，m3/h；P為設計工況下系統的壓力損失，Pa；η1為通風機效率(按0.90計)；η2為通風機傳動效率(聯軸器傳動，按0.98計)。

經計算本設計工況下電機軸功率為：N=8.4 kW。

所需電機功率為N=8.4×1.15=9.8 kW(其中1.15為電機容量安全系數)，故廠家所配22 kW電機滿足本設計工況要求。

2.2 風管及其附件的選擇

1)風管材質及壁厚的選擇：因返煤地道通風母管需穿越1號轉載站防火樓板，根據《建筑設計防火規范》中要求穿越防火墻處風管應用2.0 mm鋼板制造。故本工程中通風管道壁厚均按2.0 mm設計。管道材質選用優質鋼板。

2)風管消音器的選型：因本工程廠區位于居民區附近，防爆離心通風機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，高風壓的離心風機一般噪聲較大。如工程所選防爆離心通風機噪聲為90 dB(A)。經計算，噪聲經40 m直線距離可以自然衰減至58 dB(A)，仍然大于環保所要求的50 dB(A)。本設計選用一個φ900，消音量為15 dB(A)的消音器(見圖1)。排風經消音器消音后到達廠界圍墻的噪聲值為43 dB(A)，小于GB 3096—2008聲環境質量標準2類夜間標準，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)風管防火閥的設置：根據GB 50016—2014建筑設計防火規范及GB 50019—2015工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范中關于防火閥設置的強條要求：在通風母管穿越防火樓板處設一個70 ℃防火閥，防火閥尺寸為800×800(H)(見圖1)。設計中防火閥設有獨立的吊裝支架(2根φ10)，以防止火災發生時因風管變形而影響閥門關閉性能。通風母管穿防火樓板處縫隙用防火泥封堵。

4)風管倒流葉片的設置：為減少通風管道阻力，設計中在直角矩形風管彎頭設導流裝置，倒流葉片的弧度與彎頭的角度一致。倒流葉片的迎風側邊緣圓滑，其兩端與管壁牢固固定。同一彎管內的倒流葉片的弧長一致。

5)風管穿越沉降縫(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對通風管道產生破壞。設計中通風管道穿越沉降縫(變形縫)處的風管兩側，設置L=250 mm的防火軟管，防火軟管的接口牢固。防火軟管處不設變徑。為避免防火軟管承擔通風管道重量，距防火軟管的兩側 300 mm處各設一個吊架。

6)風管的加固：因設計通風管段長度均大于20 m，為防止風管因自重產生剛度降低導致風管變形，同時為減少支吊架設置的數量。本設計中對邊長大于630 mm的風管采用角鋼∠40×4進行外加固。加固間距為1 m。

2.3 防爆暖風機的選擇

1)防爆暖風機型號的確定：因熱源廠儲煤棚內儲存有部分經過選洗的濕煤，為防止冬季濕煤在返煤地道卸煤口處發生凍結，堵塞卸煤口。設計在儲煤場通風機房設置供熱設施。經計算加熱耗熱量為250 kW。設計采用3臺防爆暖風機，型號為BNF-7ZS型。出風溫度: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，設計供熱室外通風計算溫度按極端最低氣溫-22.8 ℃計,)經防雨百葉窗進入室內，經防爆暖風機加熱到5 ℃后用于地道換氣通風。

2)防爆暖風機供熱量的修正：因防爆暖風機樣本的名義供熱量是按進風溫度為15 ℃計算,而實際進風溫度往往達不到。本設計中進風溫度按-22.8 ℃計算，故需對防爆暖風機的實際供熱量進行修正。實際供熱量按下式修正：

Q=(tp-tn)/(tp-15)×Qm。

其中，Q為暖風機實際供熱量，kW；Qm為暖風機名義供熱量，kW；tp為熱媒平均溫度，℃；tn為實際進風溫度，℃。

經修正后BNF-7ZS型防爆暖風機的實際供熱量為104 kW/臺。3臺提供312 kW，滿足加熱地道通風所需的耗熱量。

3 結語

熱源廠于2014年年底投入運行，2014年—2015年采暖季返煤地道供熱通風效果良好。地道內室溫達到了設計要求，保證了鍋爐燃煤的正常供應，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，供熱效果得到了當地政府和群眾的一致好評。本文通過對熱源廠返煤地道供熱通風的設計，解決了返煤地道供熱通風設計中涉及到的一些如風機選型、噪聲控制、防火防爆等難點問題，對相似供熱通風設計有參考價值。

[1] GB 50019—2015，工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] GB 50016—2014，建筑設計防火規范[S].

[3] DL/T 5035—2004，火力發電廠采暖通風與空氣調節設計規程[S].

[4] GB 3096—2008，聲環境質量標準[S].

[5] 全國民用建筑工程設計技術措施—暖通空調·動力[M].北京：中國計劃出版社,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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