1 總論 
1.1 工程背景 
　　　煤礦通風(fēng)是采礦中的重要環(huán)節(jié)，冬季通風(fēng)中由于帶來礦井地面環(huán)境的寒冷氣流經(jīng)過井下通道，致使井上井下都與環(huán)境溫度相差無幾。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)備的潤滑油、輸送煤炭出井的橡膠輸送帶、供給井下工作用的自來水、操控作業(yè)人員的工作條件等等。為了保證井下設(shè)備設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證**生產(chǎn)，需對(duì)主井及副井進(jìn)行熱風(fēng)輸送，冷熱風(fēng)入井混合后井內(nèi)上升至5℃左右，確保生產(chǎn)**運(yùn)行。 
　　　傳統(tǒng)做法為在主井井口、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或使用燃煤對(duì)鑄鐵管道直接加熱使管道內(nèi)空氣加熱，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。 
　　　遠(yuǎn)紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)，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)。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1~1.4s的時(shí)間內(nèi)被迅間加熱到80~210℃。紅外線加熱管設(shè)置為密切分布，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)的熱量對(duì)空氣加熱。紅外線熱風(fēng)輸送系統(tǒng)對(duì)電能的利用率極高，能效比COP可達(dá)到2.8以上，對(duì)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)、**生產(chǎn)將帶來新的條件和效益。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。 
　　　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，運(yùn)行效果、運(yùn)行質(zhì)態(tài)較好，運(yùn)行成本較低、維護(hù)費(fèi)用極低（實(shí)際使用四年內(nèi)無任何維護(hù)），從長遠(yuǎn)考慮，具有一定的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。 
　　　方案針對(duì)煤礦對(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、**性、占地面積、運(yùn)行費(fèi)用等方面進(jìn)行**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、**可靠得到明確的結(jié)論，為相關(guān)主管部門提供科學(xué)依據(jù)。 
1.2 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》GB50019-2003 
（2）《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50041-2008 
（3）《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50215-2005 
（4）《煤炭工業(yè)采暖通風(fēng)及供熱設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50466-2008 
（5）《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13271-2001 
（6）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996 
（7）《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GB12348-2008 
（8）《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50243-2002 
1.3 氣象資料 
（1）冬季極端*低溫度平均值：-17.6℃ 
（2）冬季采暖設(shè)計(jì)室外計(jì)算溫度：-12℃ 
（3）年采暖天數(shù)：150天 
（4）冬季主導(dǎo)風(fēng)向：WN（西北風(fēng)） 
（5）冬季室外平均風(fēng)速：2.9m/s 
1.4 其他資料 
（1）遠(yuǎn)紅外熱風(fēng)輸送系統(tǒng)單臺(tái)機(jī)組處理風(fēng)量20000m?/h,機(jī)組裝機(jī)功率310kw 
（2）送風(fēng)溫度90~110℃ 
（3）主井風(fēng)機(jī)排風(fēng)量30m?/s，副井風(fēng)機(jī)排風(fēng)量32m?/s 
（4）主井及副井內(nèi)溫度保證值≥5℃ 

2 通風(fēng)耗熱量計(jì)算 
（1）空氣溫度-17.6℃下，空氣密度ρ=1.378kg/m3。 
　　　主井及副井總風(fēng)量G =30+30=62 m?/s 
　　　轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量G=62×1.378=85.5kg/s。 
（2）進(jìn)風(fēng)溫度t1=-17.6℃，排風(fēng)溫度t2=5℃，空氣的比熱容cp=1.01KJ/Kg·℃。 
（3）耗熱量Q1= Gcp（t2-t1）=85.5×1.01×（5-（-17.6））=1952kw 

3 紅外線加熱的原理 
3.1 什么是遠(yuǎn)紅外線 
　　遠(yuǎn)紅外線是電磁波。電磁波是電場與磁場交互而產(chǎn)生的一種波。太陽從伽馬線到電波放射著各種波長的電磁波。其中０．７５～１０００微米（μｍ）的波長范圍稱作紅外線。比這更長的，４～１０００μｍ波長范圍叫做遠(yuǎn)紅外線。把這波長換算成溫度則是４５０℃～ー２７０℃。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。 
　　圖1 電磁波的種類與遠(yuǎn)紅外線的波寬 

3.2 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。給了分子振動(dòng)能量后就可以使運(yùn)動(dòng)活躍起來。分子原來就是運(yùn)動(dòng)著的。氫分子的速度是1.8Km/s、筆直可跑距離為1.78×10-5cm，與其它分子的沖突次數(shù)是１秒100億。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。遠(yuǎn)紅外線本身并非熱。能讓對(duì)方分子自己發(fā)熱的是電磁波。 
3.3 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。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。 
3.4 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）不同，不同特性的紅外線易為特性相同的物體所接收。  
（2）熱能傳遞的形式：輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流。  
（3）熱能在高溫下主要（90%）以輻射的形式傳遞，其輻射強(qiáng)度與溫度的四次方成正比。 
（4）輻射熱能的吸收能力與受熱物體的表面黑度成正比。 
（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。 
3.6 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，世界各國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*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)。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)。