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豪顿解决了加拿大矿井加热NO2难题
2022-09-21

在加拿大和其他一些在北极有矿井的国家,以及一些高海拔矿井,寒冷的环境表面温度要求矿井使用空气加热。这并非为了地下的舒适,主要是为了防止竖井冻结,包括通过竖井进入矿井的水等公用设施。这与冷却深矿形成了对比,后者是为了操作人员的舒适,当然也为了安全。豪顿提供加热和冷却解决方案——实际上许多矿井都同时需要这两种解决方案——为矿井上部加热,为井下冷却。

Peter Terkovics是豪顿安大略省康科德市办事处的销售总监,专门负责ACI系列产品。Peter是一名机械工程师,在矿井加热、制冷和通风方面拥有数十年的经验。他告诉《国际矿业》:“矿井加热有多种方式,其中一种是直接燃烧,燃烧器安装在被引到地下的气流中。在大多数可通过公路进入的加拿大矿山中,用于矿井空气加热的燃料往往是丙烷或天然气,因为它们易于运输(可用管道或公路),并且燃烧相对清洁。柴油或石油燃烧主要在加拿大北极地区没有公路可达的部分地区使用。”

他补充到:“除了燃料运送的运输问题外,使用柴油或燃料油的另一个原因是,柴油或燃料油是被运送到这些现场,为地下移动车辆、锅炉、发电机等提供服务。但由于柴油燃烧器燃烧不太清洁,它们是间接燃烧的,因此燃烧产物进入热交换器,热交换器将热量传递到进入矿井的气流中,然后燃烧产物(废气)通过烟囱排出。另一种加热矿井空气的方法包括使用电气元件,然而,这受到矿井当地电力成本的限制。最后,还有热回收,例如从锅炉或压缩机中提取废热,让废热通过安装在矿井气流中的热交换器。即使是地热传热自然产生的热水,也可以被送到地面用于竖井加热。”

在加拿大的几个省,出现了与直接燃烧有关的矿井加热和超低排放水平的具体法规问题。直接燃烧是北美使用的主要加热方法,因为它效率高,而且天然气和丙烷易于获得。在采矿或涉及直接燃烧的矿井空气加热中,CO通常是受管控和密切监测的气体,NC和CSA设定的限值为 >5ppm。Terkovics补充说:“二氧化氮还没有被特别标记为问题气体。它是氮氧化物的一种成分,已经被美国政府工业卫生学家会议(ACGIH)提出了建议限制,并开始出现在与矿山接触限制相关的立法中——他们要求极低的二氧化氮限制,这正在马尼托巴省、不列颠哥伦比亚省、新斯科舍省和纽芬兰和拉布拉多省采用。少量的二氧化氮对气道更有刺激性,只有高浓度的二氧化氮才会影响肺部功能。以前普遍接受的阈值是3ppm,然而,在列出的省份,现在的阈值是0.2ppm,比过去低了15倍。目前尚不清楚这项规定是只适用于未开发的矿,还是也适用于所有现有的矿。很明显,要达到这些水平是极其困难的。”

豪顿确实有一个解决方案,即其超低排放加热器冷火焰技术,该技术提供均匀的温差,同时将NO2排放量维持在0.2 ppm以下,大大降低了对矿工的伤害。它是唯一可用的系统,可以无缝集成到现有的加热设备中,并确保通过矿井风机的温度均匀性。与豪顿解决方案相关的温度均匀性减少了风机叶片的应力和疲劳,从而提高了风机的可靠性,并消除了由局部热空气注入带来的分层引起的灾难性风机故障的风险。它包括拆除现有的燃烧器和控制系统,并用燃烧器和专有控制系统取而代之,这些燃烧器和专有控制系统设计为通过使用更低的火焰温度来产生更低的氮氧化物(也就是更低的NO2)水平。这是通过在混合箱中预混燃料来实现的,该混合箱更精确地控制进入烧烧器的燃料和空气的供给量。该系统尚未安装在全规模的矿井加热设备中,但已在较小规模上得到证实,已经准备好在新法规对矿井作业产生影响时供客户使用。这当然会影响到新设备,但也会影响到任何需要增加气流或扩建的现有设备,因为它们需要重新认证。

豪顿的解决方案提供了最低的直接燃烧、矿井空气加热排放,它可以无缝集成到大多数现有的矿井通风系统中,并提供均匀的热量分布。它还可以保护现有的矿井风机和相关设备免受热分层引起的潜在故障,最大限度地提高安全性和效率,同时减少潜在的停机时间,减少额外占地面积和改造的需要。