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礦井回風余熱直接利用系統技術規程

1范圍

本規程規定了礦井回風余熱直接利用系統的原理、技術要求、測試與驗收。

本規程適用于礦井回風溫度為15~40℃且冬季需進行井筒防凍的礦井使用。

2規范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注明日期的引用文

件，僅該日期對應的版本適用于本文件；未注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB150.4-2011壓力容器-制造、檢驗和驗收

GB/T700-2016碳素結構鋼

GB/T1591-2018低合金高強度結構鋼

GB50205-2020鋼結構工程施工質量驗收規范

GB50243-2023通風與空調工程施工質量驗收規范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1井筒防凍wellboreanti‐freezing

對進入礦井的冷空氣加熱，防止井筒在井壁有水或潮濕時結冰的技術措施。

3.2礦井回風minereturnair

稀釋并攜帶礦井中有毒、有害氣體和粉塵后從回風井排出的空氣。

3.3回風顯熱sensibleheatofreturnair

礦井回風在熱傳遞過程中，不發生相變而釋放的熱量。

3.4回風潛熱latentheatofreturnair

在溫度保持不變的條件下，回風中的水蒸汽遇冷凝結成水的相變過程中所放出的熱量。

3.5風-風間壁式換熱器wind-windinterchangeableheatexchanger

新風和礦井回風兩種冷熱流體被固體壁面（管或板）隔開，不相混合，通過間壁進行熱交換的裝置。

3.6換熱塔heatexchangertower

內部包含至少一組風-風間壁式換熱器，并設有新風、回風靜壓箱及其配套設施的整體換熱結構。

3.7靜壓箱Staticpressurebox

用于增加新風和回風的靜壓、減小其動壓，起到穩定氣流、減小氣流振動、提高送風效果作用的裝

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置。

3.8“Y”型連接風道"Y"shapedairconnectingduct

設置在回風井擴散口與換熱塔之間，連接兩個主要通風機和換熱塔，用于將回風引入換熱塔的Y

型風道。

3.9自動切換風閥automaticswitchairvalve

設置在回風井擴散口與換熱塔Y形連接風道之間，用于礦井回風井口兩個主要通風機切換運行、

非供暖季處于常開狀態和反風實驗時備用主要通風機風道封閉的一種可自動切換的風道閥門裝置。

3.10自動安全風門automaticsafetyventilationdoor

設置在換熱塔回風靜壓箱頂部，當換熱器堵塞、回風阻力增大時，可自動打開，形成臨時回風排放

通道，用于緊急情況下保證礦井通風安全的常閉自動安全風門。

3.11新風進風風道freshairintakeduct

用于將低溫新風引入換熱塔的風道。

3.12新風送風風道freshairsupplyduct

用于將在換熱塔內被加熱后的新風送入防凍井口的風道。

3.13礦井回風余熱直接利用系統minereturnairwasteheatdirectutilizationsystem

以風-風間壁式為基本換熱單元，通過逆流交叉或垂直交叉方式換熱提取礦井回風中的顯熱和潛熱

用于直接加熱入井新風，實現井筒防凍的系統。

3.14漏風量airleakagevolume

風道系統中，在某一靜壓下通過風道本體結構及其接口，單位時間內泄出或滲入的空氣體積量。

3.15漏風率airleakagerate

風道系統在工作壓力下空氣滲入或泄漏量與其額定風量的百分比。

3.16回風余熱利用率wasteheatutilizationrateofreturnair

實際運行過程中回風進出口焓差與設計工況進出口焓差的比值。

4礦井回余熱直接利用井筒防凍系統基本構成與熱平衡分析

4.1礦井回風余熱直接利用井筒防凍系統基本構成

礦井回風余熱直接利用井筒防凍系統采用間壁式風-風低溫直接換熱技術，以礦井回風的顯熱和潛

熱為熱源，將礦井回風中的熱量高效傳遞給入井新風。具體講，新風經間壁式換熱器加熱后通過送風風

道送入進風井井口，進入井口的空氣溫度不應低于2℃。礦井回風余熱直接利用于井筒防凍的系統由風

-風換熱系統、新風送配風系統、回風配風系統、井口動態自動封閉系統、電控系統、補熱系統等組成，

如圖1所示。

a）風-風換熱系統需新建換熱塔一座，內裝間壁式風-風換熱器；換熱塔新風側和回風側的進出口

分別設置進風靜壓箱、出風靜壓箱。

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b）新風送配風系統包括新風進風風道（連接至換熱塔新風進風靜壓箱）、新風送風風道（自換熱

塔新風出口至防凍井口）、新風風機機組及其配套的風道橋架等。

c）回風配風系統需拆除礦井主要通風機弧形出風口，制作“Y”型連接風道，用于將回風自主要通

風機出風口引入換熱塔內回風進風靜壓箱。

d）井口動態自動封閉系統：對于有人員、物料下井的進風副井，應設置動態自動封閉系統，以減

少無序風流入井。

e）電控系統包括為新風風機供電的配電柜、PLC柜及其自動監控系統。

f）補熱系統：礦井回風-新風換熱器宜按照近20年極端最低溫度的平均值進行設計的，為保證極

寒天氣下的井筒安全，一般需在井口設置補熱裝置。補熱裝置可以采用電蓄能補熱、空壓機余熱及其他

可行的清潔能源。

圖1礦井回風余熱直接利用系統示意圖

4.2熱平衡分析

井筒防凍負荷及礦井回風中可提取熱量可參考附錄A計算。計算礦井回余熱直接利用系統設計時

需編制熱平衡分析表，如回風熱量不足時，要尋找其他可利用余熱資源，各種熱源總量要滿足平均最低

氣溫下井筒防凍需求，并考慮補熱措施。

5技術要求

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5.1換熱器技術要求

5.1.1回風余熱利用率

用實際運行過程中回風進出口焓差與設計工況進出口焓差的比值作為礦井回風余熱利用率，按公式

（1）計算

hh

h,inh,out100%（1）

h設計

式中：

η——回風余熱利用率；

hh,in—回風換熱前的焓值，單位為千焦每千克（kJ/kg）；

hh,out—回風換熱后的焓值，單位為千焦每千克（kJ/kg）。

△h設計——設計工況進出口焓差，單位為千焦每千克（kJ/kg）。

5.1.2冷熱流體的布置

a）新風和回風的流向宜設計成逆流換熱或垂直交叉換熱，以便盡可能提高換熱效果。

b）熱流體通道：通常情況下設計回風為換熱管外流體，特殊情況下，為了提高換熱效率，也可設

計回風為管內流體，但要考慮管內清洗措施，系統運行要做好防凍預案。

c）換熱管的布置方向，既可以垂直布置，傾斜布置，也可以水平布置，要根據現場情況確定。

5.1.3換熱管形式

換熱管形狀可采用圓形、矩形、橢圓形、扭曲形。為了提高換熱效率，可在換熱管內外設置各種形

狀的翅片和內插件。

5.1.4換熱管換熱面積及總管數確定

換熱管換熱面積及總管數確定計算方法見附錄B。

5.1.5換熱管材質及規格

換熱管材質及規格要求見附錄C。

5.1.6換熱單元外形尺寸

a）每個換熱單元宜在工廠內加工制造完成，質量合格，獨立包裝，以滿足運輸的基本條件。

b）每個換熱單元的尺寸應考慮運輸環節對貨物尺寸的要求，避免超寬、超高情況出現。

5.1.7質量要求

a）換熱單元宜采用模塊化設計模式，便于運輸和現場安裝。

b）換熱單元所有焊接位置均應滿焊，具有嚴密的密封性能，杜絕回風混入入井新風的現象。

c）在換熱器與腐蝕介質接觸表面，應覆蓋一層耐腐蝕的涂料保護層，涂層要有較好的耐蝕性、防

滲性和較好的附著力和柔韌性。

5.2換熱塔技術要求

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5.2.1換熱塔安裝位置

換熱塔宜布置在回風井口附近，且距離進風井井口的距離宜小于300m。

5.2.2新風靜壓箱

a）換熱塔新風入口處宜設置靜壓箱，由新風總管接入靜壓箱，將新風風速降至2.5m/s以內，并使

新風均勻分配到換熱塔不同位置的換熱單元內。

b）換熱塔新風出口處宜設置靜壓箱，使換熱后的新風均勻分配到各路新風送風管路中。

c）?般應將靜壓箱內平均風速控制在2~2.5m/s以內，如果安裝靜壓箱處空間有限，可適當提?風

速減少靜壓箱體積，但是風速不應該?于3m/s。

d）靜壓箱內宜設置導流板以減少風阻、均勻風流。

e）靜壓箱材質宜使用鍍鋅鋼板、玻璃鋼、鋁板、不銹鋼等。

f）靜壓箱內的內貼材料可根據要求選擇巖棉、玻璃棉及其它吸聲保暖材料，表面為防腐性能好的

金屬板材。

5.2.3回風靜壓箱

a）礦井回風井擴散口處應制作“Y”型連接風道，用于連接兩臺礦井主要通風機排風口和換熱塔。

b）回風靜壓箱設置在換熱塔回風進風側，與礦井回風擴散口“Y”型連接風道相連，內部宜設置導

流板以減少風阻、均勻風流，使任意一個主要通風機的風量均可以均勻流入換熱塔各層換熱單元回風入

口處。

5.2.4自動安全風門

在換熱塔礦井回風靜壓箱頂部設置自動安全風門，當換熱器堵塞、回風阻力增大、影響礦井通風安

全時，自動打開，使礦井回風就近排出，以確保礦井通風安全。

5.2.5風阻要求

a）回風側阻力由換熱器流動阻力和換熱塔內部及“Y”型回風風道回風側流動阻力兩部分組成，二

者總和應在150Pa以內。當回風側的總阻力超過150Pa時，需在換熱塔頂部排風側加裝風機，以保證加

裝的風-風換熱系統不對主要通風機安全運行造成影響。

b）換熱塔內新風側以換熱器為主的流動阻力及新風送風管道的總阻力需要由新風風機來克服，在

滿足換熱量要求的情況下應盡可能優化換熱塔內部結構及送風管路布置，以減少流動阻力、節省運行能

耗。

5.2.6鋼結構及其地基基礎

a）結構鋼應采用Q235B鋼，其質量應符合國家標準《低合金高強度結構鋼》GB/T1591-2018規定。

b）所有鋼結構均為抗震結構，要求鋼材的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.2。

鋼材應具有良好的可焊性及明顯的屈服臺階，且伸長率應大于20％，鋼材的屈服點不宜超過其標準值

10％。

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c）鋼結構應滿足風荷載計算要求。

d）所有鋼材均為焊接結構用鋼，均應按照現行標準進行拉伸試驗、彎曲試驗、V型缺口沖擊等試

驗及熔煉分析，還應滿足可焊性要求。

e）預埋件采用Q345B鋼，其質量應符合國家標準《碳素結構鋼》GB/T700-2016的規定。

f）鋼結構設計之前應對地基承載能力進行驗算，并設計出可靠的換熱塔基礎。若地基承載力不滿

足承載力要求，需要對地基進行換填或加固。

5.2.7換熱器自動清洗系統技術要求

a）礦井回風在換熱器表面的污垢沉積會對換熱效果產生較大影響，換熱器設計時應先分析礦井回

風的結垢成分，制定可靠的除污方案；換熱器應設計自動、定期除污裝置，以防止換熱器結垢，維持換

熱器的高效換熱能力，保證換熱器的使用壽命。

b）宜在“Y”型連接處集中設置可拆卸過濾網，并對過濾網進行定期清洗或更換。

d）換熱器日常維護時，可以使用目視來進行積垢的檢查。當難以檢測到熱交換器中存在的積垢時，

可通過熱交換器運行數據的監測來間接實現，然后通過關鍵參數變化的趨勢來制定定時清洗、維修或更

換計劃。

d）對自動清洗不理想的死角部位、區間，可人工采用柱塞泵產生的高壓水經過特殊噴嘴噴射垢層，

必要時輔助添加一定的化學清洗劑。

5.2.8換熱塔排污技術要求

a）考慮污水排放時應考慮回風中水蒸汽凝結換熱的凝結水水量，凝結水水量可按照公式（2）計算

WLdd=3600hh(hL)（2）

式中：

W——冷凝水的出水量，單位為千克每小時（kg/h）；

Lh，ρh——符號同前；

dh——換熱前礦井回風中的含濕量，單位為千克每千克干空氣，kg/kg（干）；

dL——換熱后礦井回風中的含濕量，單位為千克每千克干空氣，kg/kg（干）。

b）換熱塔內部應設置自動疏水、排水系統，使系統運行時能及時、自動匯集換熱過程中產生的凝

結水和清洗過程中產生的污水，并順利排至污水收集系統。

c）污水排放系統應采取防凍措施，防止排水管和換熱塔底部結冰。

5.2.9換熱塔內部防結霜技術要求

a）換熱器設計時應進行詳細的計算及模擬試驗，確保換熱器內部不出現結霜（結冰）情況。

b）實際運行階段在換熱器內部設置攝像頭和溫度、流速傳感器，加強對易（結霜）結冰位置的監

測。可根據監測情況采取電輔助加熱、減小新風風量等方法確保運行時換熱器內部不出現結霜（結冰）

情況。

c）編制《換熱塔內部防結霜（結冰）應急預案》。

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5.3風道技術要求

a）新風風道包括進風風道和送風風道，新風進風風道形式可采用矩形、圓形等形式。

b）新風進風風道入口距換熱器回風排風口的距離不得小于30m。

c）新風送風風道宜采用鍍鋅鋼板，厚度不宜小于1.2mm厚，架空敷設。采用高壓聚乙烯高倍發泡

體橡塑材料保溫，保溫層厚度50mm，保溫外側采用0.5mm厚鋼板作為保護層。新風送風風道一般宜

采用圓形方式。

d）新風風道的面積根據新風的風量計算，風道內新風風速不宜大于15m/s。

e）新風進風風道和送風管道宜設置為直管段，若管道無法實現直管道，需在拐彎處管道內部設置

導流板以減少阻力。

f）當新風風量較大，單個風道不易施工時，可采用多個風道并聯的形式，但風道數量不宜過多。

g）當回風的水汽含量較大時，具有一定的腐蝕性，回風風道內外宜涂防腐涂料，架空敷設。

h）風道為中壓風道，要求風道承受正壓500-1500Pa、負壓1000-500Pa之間風道不變形、不開裂、

風道漏風量小于總風量的5%。

i）當新風送風風道架空布置時，應設置可靠的鋼支架結構。直徑在2000mm或邊長大于2500mm

以上的超寬超重特殊風管的支架應專門設計。

5.4新風風機技術要求

a）新風風機宜優先采用壓入式，防止回風混入新風中去。

b）新風風機的送風量和靜壓應滿足新風的輸送要求，當多組新風風機并聯選型時，應考慮新風風

機的并聯特性，并聯的新風機組不宜過多。

c）新風風機的噪音等性能指標要符合國家標準和設計要求。

d）新風風機應采用變頻控制，可根據外界氣溫變化自動調節新風量。

e）新風風機既可以安裝在換熱塔前方（鼓風方式），也可以安裝在換熱塔后方（引風方式）。具

體安裝位置、風管布局、接口等要符合現場實際和現行的建筑、機電安裝等相關標準，以確保運行安全。

5.5自動切換風閥技術要求

a）礦井回風井擴散口處應設置可靠的自動切換風閥，用于礦井回風井口兩個主要通風機方便切換

運行、非供暖季處于常開狀態和反風實驗時備用主要通風機風道封閉。

b）自動切換風閥所配置的電控設備、電纜必須滿足防爆要求，筏板制作堅固，不變形，四周有密

封膠條，與風道相接密實，漏風率≤1%。

c）自動切換風閥既可實現遠程自動調控，也可現場操作控制。

5.6補熱系統技術要求

a）礦井回風-新風換熱器宜按照近20年極端最低溫度的平均值進行設計，以防止換熱器投資過大。

b）必要時需在井口設置補熱裝置，以防止極端天氣出現時換熱器的換熱能力不足，造成井口結冰。

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c）補熱裝置可以采用電蓄能補熱、空壓機余熱及其他可行的清潔能源。

5.7井口封閉技術要求

a）按照“加熱新風優先”的原則設計新風管道的井口布置，確保加熱新風優先入井。

b）為防止井口外部低溫空氣過多進入井口，應對井口進行密封。對于人員、車輛經常進出而無法

封閉的大門，宜設置保暖擋簾。

c）進風副井為上下人員和物料的，應對進出井口通道進行改造，在井口兩側補建車輛連廊，設置

兩道自動開關風門，并設置擋車器，保證加熱新風優先入井，盡量減少無序風流入井。

5.8安裝技術要求

5.8.1換熱塔安裝技術要求

a）換熱塔、靜壓箱均采用鋼結構施工，施工時應嚴格按照施工圖紙進行施工。

b）鋼結構構件制作時，應按《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205-2020）執行。

c）所有鋼構件在制作前均應先到現場實際放線復測，復測完畢后做施工大樣，復核無誤后方可下

料。

d）鋼材加工前應進行校正，使之平整，以免影響制作精度。

e）除地腳螺栓外，鋼結構構件上螺栓鉆孔直徑比螺栓直徑大1.5~2.0mm。

f）焊接時應選擇合理的焊接工藝及焊接順序，以減小鋼結構中產生的焊接應力和焊裝變形。應保

證切割部位準確、切口整齊，切割前應將鋼材切割區域表面的鐵銹、污物等清除干凈，切割后應清除毛

刺、熔渣和飛濺物。

5.8.2換熱器單元安裝技術要求

a）換熱器安裝應嚴格按照施工圖圖紙進行組裝施工。

b）在運輸及操作過程中應采取措施防止構件變形和損壞。

c）換熱器單元安裝前應對其進行全面檢查：重點查看有無變形、開裂和其它損壞，換熱器單元的

數量、長度、垂直度，安裝接頭處螺栓孔之間的尺寸是否符合設計要求等。

d）換熱器單元吊(安)裝時，應采取有效措施，確保結構的穩定，并防止產生過大變形。

e）換熱器單元安裝完成后，應詳細檢查運輸、安裝過程中涂層的擦傷。

f）不得利用已安裝就位的構件起吊其他重物，不得在構位上加焊非設計要求的其他物件。

5.8.3自動安全風門及風閥安裝技術要求

a）在換熱塔出風口預留切換風閥的安裝位置；在乏風出風口至換熱塔接口出預留好自動安全風門

的安裝位置。

b）選用的自動風門、成品風閥及部件應具有合格的質量證明文件。

c）成品風閥質量應符合下列規定：

1）風閥規格應符合產品技術標準的規定，并應滿足設計和使用要求；

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2）風閥應啟閉靈活，結構牢固，殼體嚴密，防腐良好，表面平整，無明顯傷痕和變形，并不應

有裂紋、銹蝕等質量缺陷；

3）風閥內的轉動部件應為耐磨、耐腐蝕材料，轉動機構靈活，制動及定位裝置可靠；

4）電動、氣動安全風閥的安裝應保證執行機構動作的空間。

d）在安裝安全風門前，需要檢查安全風門的外觀是否完好，內部是否有雜物等。安裝安全風門后，

需要進行一定的調試和檢查工作，確保風門的正常工作。同時，還需要對風門進行定期的維護和保養，

檢查各個部位是否有損壞，及時修復或更換。

5.8.4新風風道支架連廊安裝技術要求

a）支架的高度、寬度、間隔距離及平面布置等符合設計要求；風機安裝部位應設置檢修平臺。

b）支架的鋼結構材料符合設計要求。

c）支架的預埋件位置應正確、牢固可靠，埋入結構部分應除銹、除油污，并不應涂漆，外露部分

應做防腐處理。

d）支架與預埋件焊接時，焊接應牢固，不應出現漏焊、夾渣、裂紋、咬肉等現象。

e）支架焊接應采用角焊縫滿焊，焊縫高度應與較薄焊接件厚度相同，焊縫飽滿、均勻，不應出現

漏焊、夾渣、裂紋、咬肉等現象。

f）支架制作與安裝的成品保護措施應包括下列內容：

1）支架制作完成后，應用鋼刷、砂布進行除銹，并應清除表面污物，再進行刷漆處理；

2）支架明裝時，應涂面漆；

g）支架制作與安裝的安全和環境保護措施應包括下列內容：

1）支架安裝進行吊裝時，嚴禁下方站人；

2）安裝支架用的梯子應完好、輕便、結實、穩固，使用時應有人扶持；

3）腳手架應固定牢固，作業前應檢查腳手板的固定。

5.8.5風機安裝技術要求

a）風機安裝前應檢查電機接線正確無誤，并進行通電試驗，檢查葉片轉動是否靈活、方向是否正

確，機械部分應無摩擦、松脫，無漏電及異常聲響。

b）風機安裝應符合下列規定：

1）風機安裝位置應正確，底座應水平；

2）安裝時應固定在隔振底座上，底座尺寸應與基礎大小匹配，中心線一致；隔振底座與基礎之

間應按設計要求設置減振裝置；

3）風機吊裝時，吊架及減振裝置應符合設計及產品技術文件的要求。

c）風機與風管連接時，應采用柔性短管連接，風機的進出風管、閥件應設置獨立的支、吊架。

5.8.6風道安裝技術要求

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a）金屬風管與配件制作宜選用成熟的技術和工藝，采用高效、低耗、勞動強度低的機械加工方式。

b）金屬風管與配件制作前應具備下列施工條件：

1）風管與配件的制作尺寸、接口形式及法蘭連接方式已明確，加工方案已批準，采用的技術標

準和質量控制措施文件齊全；

2）加工場地環境已滿足作業條件要求；

3）材料進場檢驗合格；

4）加工機具準備齊全，滿足制作要求。

c）金屬風管與配件的制作應滿足設計要求，并應符合下列規定：

1）表面應平整，無明顯扭曲及翹角，凹凸不應大于10mm；

2）風管邊長(直徑)小于或等于300mm時，邊長(直徑)的允許偏差為±2mm；風管邊長(直徑)大

于300mm時，邊長(直徑)的允許偏差為±3mm；

3）管口應平整，其平面度的允許偏差為2mm；

4）矩形風管兩條對角線長度之差不應大于3mm；圓形風管管口任意正交兩直徑之差不應大于

2mm。

d）風管制作在批量加工前，應對加工工藝進行驗證，并應進行強度與嚴密性試驗。

e）金屬風管與配件制作的成品保護措施應包括下列內容：

1）下料時，應避免板面劃傷；

2）成品風管露天放置時，應碼放整齊，并應采取防雨措施，疊放高度不宜超過2m；

3）搬運風管時，應輕拿輕放，防止磕碰、摔損。

f）金屬風管與配件制作的安全和環境保護措施應包括下列內容：

1）制作場地應有安全管理規定和設備安全操作說明，不應違章操作；

2）制作場地應劃分安全通道、操作加工和產品堆放區域；

3）加工機具操作時，操作人員的身體應與機具保持一定的安全距離，應控制好機具啟停及加工

件的運動方向；

4）現場分散加工應采取防雨、雪、大風等設施；

5）加工過程中產生的邊角余料應充分利用，剩余廢料應集中堆放和處理。

5.9保溫技術要求

5.9.1新風風道保溫

a）新風風道外徑大于1000mm者，可按平面計算保溫層厚度；其余按圓筒面計算保溫層厚度。

b）為減少散熱損失，保溫層其厚度可按經濟厚度方法計算。

c）保溫材料的主要性能要求：在平均溫度為25℃時熱導率值不大于0.080W/(m?K)，密度不大于

300kg/m3。

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d）建議保溫層采用高壓聚乙烯高倍發泡體橡塑材料、巖棉保溫板等，保溫外側采用0.5mm厚度鋼

板作為保護層。

5.9.2換熱塔保溫

換熱塔外部及“Y”型連接段，采用高壓聚乙烯高倍發泡體橡塑材料、巖棉保溫板等進行保溫，保溫

層厚度取保溫層經濟厚度，保溫外側采用0.5mm厚度鋼板作為保護層。

5.10配電系統技術要求

a）配電系統應按二級負荷要求設計。

b）為保證供電的安全性、可靠性，宜采用低壓380V雙回路供電。

c）為方便風機設備采用變頻器啟動運行，在每臺風機旁設置就地控制箱。

d）電纜敷設可根據具體情況，分別采用電纜溝、電纜橋架及電纜穿管等不同的敷設方式。

5.11智能化監控系統技術要求

a）風管上安裝各類傳感器時，應在風管絕熱施工前開測壓孔，測壓點與風管連接處應采取密封措

施。

b）監測與控制系統的安裝應符合設計要求及現行國家標準的有關規定。

c）監測與控制系統安裝時，應采取避免電磁干擾的措施。

d）不同的監測與控制系統對接時，其接口協議應一致。

e）礦井回風余熱直接利用井筒防凍系統的運行宜采用自動監控+云計算+手機app控制為主，人工

控制為輔。

f）智能化監控系統的監控范圍應包括以下內容：

1）換熱塔回風的進風、出風溫度，及相應的風速、風壓。

2）換熱塔新風的進風、出風溫度，及相應的風速、風壓。

3）井口混合后入井新風溫度。

4）各新風風管的風壓、風速、出口風溫。

5）換熱器內部特定位置的風速、溫度。

6）新風風機的啟動、運行、故障信號。

g）自控系統應具有根據監測數據進行預警、報警的功能。

h）自控系統宜根據監測數據進行大數據分析，并根據外界氣溫變化，自動調節運行模式。

6測試計算

6.1間壁式換熱器換熱量計算

風-風間壁式換熱器的換熱量可用新風實際獲取的熱量來衡量，按附錄D的公式計算。

6.2間壁式換熱器風阻計算

6.2.1采用熱敏風速計測量風速

11

T/XXXXXXX—XXXX

采用熱敏風速計測量換熱器新風側入口速度、新風側出口速度、回風側入口速度、回風側出口速

度、風機入口處速度、風機出口處速度。

6.2.2采用數字壓差計測量靜壓

采用數字壓差計測量換熱器新風側入口的壓力P1，新風出口側的壓力P2，回風側入口的壓力P3，

回風側出口的壓力P4，風機入口處的壓力P5，風機出口處的壓力P6。

6.2.3風阻測試

新風側（和回風側）的風阻可根據換熱器新風側（和回風側）入口和出口的壓差計算，計算公式見

附錄D。

7驗收

7.1換熱單元驗收

a）換熱單元及換熱管的尺寸偏差應符合本標準和設計文件的要求，換熱管數量、材質符合設計要

求。

b）碳素鋼、低合金鋼換熱管管端外表面應除銹至呈現金屬光澤。管端清理長度為：

1)對焊接接頭，管端清理長度應不小于換熱管外徑，且不小于25mm；

2)對脹接接口，管端清理長度應不小于強度脹接長度，且不得影響脹接質量。

c）換熱管直管或直管段長度大于6000mm時允許拼接，且應符合以下要求：

1)對接焊縫應進行焊接工藝評定，評定時試件的數量、尺寸、試驗方法應符合NB/T47014(JB/T

4708)的規定；

2)直管段的對接焊縫不得超過一條；U形管的對接焊縫不得超過兩條；最短直管長不應小于

300mm，且應大于管板厚度50mm以上；

3)對接接頭的管端坡度應采用機械方法加工，焊前應清理干凈；

4)對口錯邊量不應超過換熱管壁厚的15%，且不大于0.5mm，并不得影響穿管；

5)對接后應進行通球檢查，以鋼球通過為合格，鋼球直徑應按表7-1選取。

表7-1鋼球直徑（mm）

換熱管外徑dd≤2525<d≤40d>40

鋼球直徑0.75d10.8d10.85d1

注：d1——換熱管內徑。

d）換熱單元應進行耐壓試驗

1)耐壓試驗的方法及要求應符合GB150.4-2011的規定，耐壓試驗的順序是先殼程試壓，同時

檢查管頭，再管程試壓。

2)試驗中發現的不滿足要求的換熱管應及時更換；對于無法更換的有缺陷換熱管，允許堵管，

但堵管根數不宜超過1%，堵管方法應得到采購方認可，保證堵管后不影響設備的安全性，出廠資料應

12

T/XXXXXXX—XXXX

標記處堵管位置，并提供給采購方。

e）防腐檢驗

完成防腐施工后，需要進行質量檢驗，以確保施工質量符合規范和設計要求。檢驗項目包括涂層厚

度、附著力、硬度、耐腐蝕性等方面。儲運安裝時應避免碰和敲擊涂層，涂層發生機械損傷后必須使用

涂料進行修補。

f）出廠資料

1)制造單位應向熱交換器采購方提供出廠資料，并應提供使用說明書；

2)熱交換器出廠資料應滿足GB150.4-2011中的要求。

7.2換熱塔驗收

a）自動安全風門靈敏可靠，當換熱器堵塞、回風阻力增大時，自動安全風門可自動打開，形成臨

時回風排放通道。

b）自動切換風閥閥板制作堅固，不變形，四周有密封膠條，與風道相接密實，漏風率≤1%，既可

實現遠程自動調控，也可現場操作控制。相關電氣設備均為礦用防爆型。

c）換熱器自清洗系統可實現自動、定期清洗除污。

d）排污系統排水功能正常，能及時將污水及冷凝水順利排至污水收集系統。

e）靜壓箱的風量、風壓、尺寸和噪聲等數據符合設計要求，各部件運轉正常，無松動和漏風等現

象。

f）“Y”型連接風道漏風率≤1%，任意一個主要通風機的風量均可以均勻流入換熱塔回風入口處。

g）鋼結構為抗震、防風結構，承載能力滿足設計要求。

7.3風機驗收

a）風機應附帶裝箱清單、設備說明書、產品質量合格證書和性能檢測報告等隨機文件，進口設備

還應具有商檢合格的證明文件。

b）風機安裝前，應進行開箱檢查驗收，并形成書面的驗收記錄。

c）風機就位前應對其基礎或支架進行驗收，合格后再安裝。

d）風機的性能、技術參數應符合設計要求，出口方向應正確；葉輪旋轉應平穩，每次停轉后不應

停留在同一位置上。

e）落地安裝時，應按設計要求設置減震裝置，并應采取防止設備水平位移的措施。

f）監測安裝孔開孔位置應正確，不應有遺漏。

7.4風道及支架連廊驗收

7.4.1風道

a）風道的材料品種、規格、性能與厚度應符合設計要求。當風道板材厚度設計無要求時，應按GB

50243-2023《通風與空調工程施工質量驗收規范》的規定執行。

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T/XXXXXXX—XXXX

b）風道制作所用的板材、型材以及其他主要材料進場時應進行驗收，質量應符合設計要求及國家

現行標準的有關規定，并應提供出廠檢驗合格證明。工程中所選用的成品風管，應提供產品合格證書或

進行強度和嚴密性的現場復驗。

c）金屬風管規格應以外徑或外邊長為準，非金屬風管和風道規格應以內徑或內邊長為準。用板材

卷制的圓筒或矩形風筒，周長的允許上偏差為10mm，下偏差為零。圓筒同一斷面的最大內徑和最小內

徑之差，不應大于該斷面公稱直徑DN的0.5%，風筒直線度允許偏差不應大于風筒長度的千分之一。

d）保溫層材質、厚度符合設計要求，表面應平整，不應有破損和脫落現象；室外防潮層或保護殼

應平整、無損壞。

e）風道的軟性接管位置應符合設計要求，接管應正確牢固，不應有強扭。

7.4.2支架連廊

a）鋼結構的材質、規格型號、焊接等應滿足設計要求。

b）支架連廊的尺寸、間距、平面布置等應滿足設計要求。

c）支架的承載力要滿足設計要求。

d）支架的油漆應均勻，不應有透底返銹現象。

7.5配電系統驗收

a）所有電氣設備所用元器件、材料均符合設計要求，并均為合格產品。實行生產許可證或強制性

認證(CCC認證)的產品，應有許可證編號或CCC認證標志，并應抽查生產許可證或CCC認證證書的認

證范圍、有效性及真實性。

b）電氣設備的外露可導電部分應單獨與保護導體相連接，不得串聯連接，連接導體的材質、截面

積應符合設計要求。

c）柜、臺、箱的金屬框架及基礎型鋼應與保護導體可靠連接；對于裝有電器的可開啟門，門和金

屬框架的接地端子間應選用截面積不小于4mm2的黃綠色絕緣銅芯軟導線連接，并應有標識。

d）設備整體安裝符合設計和相關規范要求，防鼠板、隔板齊全，底座平整、牢固、無晃動，聯排

設備整齊劃一、美觀。

e）電氣一次接線與二次接線符合設計圖紙或說明書的要求，接線正確無誤，牢固可靠。

f）母排安裝規范、牢固，無虛接現象、絕緣套完整無損。

g）防雷、接地系統符合設計和規范要求（測試接地電阻）。

h）電纜敷設符合設計和規范要求，無中間電纜接頭、無硬彎曲現象，編號標志正確、明顯。

i）試運行前，相關電氣設備和線路應試驗合格；各類柜、臺、箱的儀表及指示燈指示正常。

j）電動機應試通電，并應檢查轉向和機械轉動情況，電動機試運行應符合下列規定：

1）空載試運行時間宜為2h，機身和軸承的溫升、電壓和電流等應符合建筑設備或工藝裝置的空

載狀態運行要求，并應記錄電流、電壓、溫度、運行時間等有關數據；

14

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2）空載狀態下可啟動次數及間隔時間應符合產品技術文件的要求；無要求時，連續啟動2次的

時間間隔不應小于5min，并應在電動機冷卻至常溫下進行再次啟動。

k）電氣動力設備的運行電壓、電流應正常，各種儀表指示應正常。電動執行機構的動作方向及指

示應與工藝裝置的設計要求保持一致。

7.6智能化監控系統驗收

a）熱工儀表及控制裝置安裝前應進行檢查和校驗，精度等級應符合規定，并應有完整的校驗記錄。

b）測溫元件安裝具體要求：

1）測溫元件應安裝在能代表測試溫度的位置。室外溫度傳感器應安裝在通風、遮陽、不受干擾

的位置。

2）井筒溫度傳感器安裝位置：距地面50米、100米處各安裝1個，取其平均值。

3）換熱塔回風溫度傳感器安裝位置：回風進風口溫度監測：安裝在“Y”型連接風道靠近換熱塔

入口一側端口；回風出風口溫度監測：每層換熱器橫向中部回風出口處各安裝1個，取其平均值。

4）各新風風道風壓、風速及出口風溫監測：新風風道風壓、風速監測位置：風機前向10倍風道

直徑處，且必須為直管段；新風風道出風口溫度監測位置：距出風口5m~10m處。

c）監測與計量裝置的輸出模式和精度應符合設計文件的要求。風-風換熱系統運行狀況日報表可

參考附錄E并結合實際情況靈活調整。

d）監控系統安裝完成后應進行調試和檢測，監控中心的通信、數據計算、監測、顯示及儲存應符

合預定要求。

7.7其他輔助系統驗收

a）相關的輔助設備（電源、接地、防雷等）安裝調試完畢。

b）排水泵應滿足最大水量情況下的排水要求。

c）輔助換熱設備應滿足極限情況下的輔助供熱要求。

d）井口封閉系統工作正常。對于人員、車輛經常進出而無法封閉的大門，擋簾嚴密性好；進風井

為上下人員物料時，封閉系統可動態、自動控制。

e)工程質量驗收記錄可參考附錄F的格式進行。

8安全運行

8.1管理制度

應制定以安全操作章程、應急處理預案巡回檢查制度等為主的安全運行管理規定，并應對運行與管

理人員進行培訓，運行與管理人員應執行有關規章制度。

8.2智能化監控手段

采用就地PLC控制、工控機控制，并通過數據傳輸到微信小程序、應用APP端，可遠程進行監視、

調控，并具備報警功能。

15

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8.3系統維保

a）系統運行期間，要加強巡檢巡查，及時排查安全隱患，杜絕設備帶并運行，杜絕一切運行事故

發生。

b）供暖季結束后，要根據現場的運行情況和存在問題，編制“夏季檢修計劃”，有計劃、有步驟的

組織進行換熱器清洗、風道維修、風機、電機維修、風閥、安全風門、自控系統除灰維修等。

8.4運維團隊

a）應組建吃苦耐勞、盡職敬業的運維團隊，既勝任安全運行，又滿足系統檢修、維修需要。

b）運維團隊應經常進行安全培訓、技能培訓，不斷提高安全技術素質。

c）應建立礦井回風直接利用系統技術檔案。技術檔案應包括施工圖圖設計、調試報告、年度運維

記錄、能耗狀況記錄、節能改造技術資料等。

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附錄A（資料性）·井筒防凍負荷及礦井回風中可提取熱量計算

井筒防凍負荷按公式（A.1）計算

QcLTTfininlim()（A.1）

式中：

Qf——井筒防凍負荷，單位為千瓦（kW）；

β——井筒防凍負荷富余系數，建議取1.1;

ρ——空氣密度，單位為千克每立方（kg/m3）；

c——空氣比熱容，單位為千焦每千克每攝氏度（kJ/kg.℃）；

Lin——井筒進風量，單位為立方每秒（m3/s）；

Tin——井口進風溫度，單位為攝氏度（℃）；

Tlim——近20年極端最低溫度的平均值，單位為攝氏度（℃）。

礦井回風中可提取熱量Qk可按公式（A.2）計算

QLkh（1-hh）()hh,inhh,out（A.2）

式中：

Qk——礦井回風中可提取熱量，單位為千瓦（kW）；

Lh——礦井回風總風量，單位為立方每秒（m3/s）；

ρh——回風換熱前密度，單位為千克每立方（kg/m3）；

θh——回風漏風率；

hh,in—回風換熱前的焓值，單位為千焦每千克（kJ/kg）；

hh,out—回風換熱后的焓值，單位為千焦每千克（kJ/kg）。

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附錄B（資料性）·換熱管換熱面積及總管數確定

換熱管的總傳熱系數K以外表面積為計算依據，按公司（B.1）計算

1

K（B.1）

11ddd

00ln0

hdiioib2dh

式中：

2

hi—換熱管內側流體的對流換熱系數，單位為瓦每平方米每攝氏度，W/(m?℃)；

2

hh—換熱管外側的對流傳熱系數，單位為瓦每平方米每攝氏度，W/(m?℃)；

λb—換熱管壁的導熱系數，單位為瓦每米每攝氏度W/(m?℃)；

di，do—換熱管內、外管徑，單位為米（m）。

傳熱溫差取對數平均溫差△T按公式（B.2）計算：

()()TTTT

Th,ox,ih,ix,o（B.2）

mTT

ln(h,ox,i)

TTh,ix,o

式中：

Th,i、Th,o—分別回風入口、出口溫度，單位為攝氏度（℃）；

Tx,i、Txo—分別新風入口、出口溫度，單位為攝氏度（℃）。

換熱器傳熱面積A公式（B.3）計算：

Q

A（B.3）

KTm

式中：

Q—井筒防凍逐時最大熱負荷，單位為瓦（W）；

ψ——換熱面積富裕系數，建議最小取1.2；

K，△Tm—含義同上。

換熱管總管數N按公式（B.4）計算：

A

N（B.4）

dl0

式中：

l—為管長，單位為米（m）。

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附錄C（資料性）換熱管材質及規格

換熱管的材料和規格可參考表C.1，管材厚度應滿足結構計算的最低厚度要求。

表C.1換熱管的材料和規格

換熱管規格

材料

外徑（mm）厚度（mm）

≥14~302~2.5

碳鋼

>30~502.5~3.0

低合金鋼

573.5

≥14~30>1.0~2.0

不銹鋼>30~50

>2.0~3.0

57

≤34

鋁

36~502.0~3.5

鋁合金

>50~55

10

銅11~181.0~3.0

19~30

10~12

>12~18

銅合金1.0~3.0

>18~25

>25~35

10~30

鈦

>30~400.5~2.5

鈦合金

>40~50

換熱單元內換熱管的排列型式主要有以下四種（圖C.1），優先選用正方形或轉角正方形排列，管

間通道沿整個管束應該是連續的，且要保證6mm的清洗通道。

（a）正方形（b）轉角正方形（c）三角形（d）轉角三角形

圖C.1換熱管排列形式

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換熱管中心距應為管子外徑的1.25倍以上，在采用焊接方法連接管板和管子時，管間距可以小些，

但要保證殼程清洗時有6mm的清洗通道。常用的換熱管中心距見表C.2。

表C.2換熱管中心距（mm）

換熱管

101214161920253032353845505557

外徑d

換熱管

13-141619222526323840444857647072

中心距s

附錄D（資料性）測試計算

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回風-新風間壁式換熱器的換熱量可按公式（D.1）計算

QcLTTtolxxx()x1x2（D.1）

式中：

Qtol——回風-新風間壁式換熱器的換熱量，單位為千瓦（kW）；

ρx——新風密度，單位為千克每立方（kg/m3）；

cx——新風比熱容，單位為千焦每千克每攝氏度（kJ/kg.℃）；

3

Lx——新風風量，單位為立方每秒m/s。

Tx1——加熱后新風溫度，單位為攝氏度（℃）；

Tx2——加熱前新風溫度，單位為攝氏度（℃）；

動壓可根據測量的風速按照公式（D.2）計算

v2

P（D.2）

d2

靜壓與動壓之和為全壓，全壓可按公式（D,3）計算

PqPjPd（D.3）

測出測量斷面面積F及計算出空氣的平均流速v后即可按公式（D.4）計算空氣體積流量L

LAv（D.4）

式中：

Pd——空氣的動壓，單位為帕（Pa）；

v——空氣的流速，單位為米每秒（m/s）；

v——空氣的平均流速，單位為米每秒（m/s）；

A——測量斷面的面積，單位為平方米（m2）；

Ρ——測量斷面上空氣密度，單位為千克每立方米（kg/m3）；

Pj——空氣的靜壓，單位為帕（Pa）；

Pq——空氣的全壓，單位為帕（Pa）；

L——空氣體積流量，單位為立方米每秒（m3/s）。

新風側風阻可根據換熱器新風側入口和出口的壓差，按公式（D.5）計算

PPxx,inPx,out（D.5）

式中：

Px——新風側風阻，單位為帕（Pa）；

Px,in——新風入口壓力，單位為帕（Pa）；

Px,out——新風出口壓力，單位為帕（Pa）。

回風側風阻可根據回風側入口和出口的壓差按公式（D.6）計算

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PPhh,inPh,out（D.6）

式中：

Ph——回風側風阻，單位為帕（Pa）；

Ph,in——回風入口壓力，單位為帕（Pa）；

Ph,out——回風出口壓力，單位為帕（Pa）。

風機實際工作狀態點可按照公式（D.7）計算

PPPqqq,fan,in,out（D.7）

式中：

Pq,fan——風機的全壓，單位為帕（Pa）；

Pq,in——風機入口處的空氣全壓，單位為帕（Pa）；

Pq,out——風機出口處的空氣全壓，單位為帕（Pa）。

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附錄E（資料性）風-風換熱系統運行狀況日報表

日期：

加熱后新風溫度（℃）井筒溫度（℃）回風溫度（℃）室外溫度