第一节矿井概况及设计依据
一、设计内容
根据业主方提供的矿井有关基础资料，对矿井生产和生活所需采暖、通风、供热及井筒保温热负荷进行计算和分析，根据供热负荷提出锅炉设备选型方案，以满足建设方决策和锅炉设备招标订货需要。
二、设计依据
1、采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)
锅炉房设计规范(GB50041-2008)
煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）
2、气象资料
采暖室外计算温度：-8℃；
冬季通风室外计算温度：-6℃；
夏季通风室外计算温度：28℃；
冬季室外极端最低温度平均值：-21.4℃；
冬季室外平均风速：2.6m/s；
夏季室外平均风速：2.1m/s；
采暖天数：120d；
最大冻结深度：600mm
第二节采暖热负荷
本矿地处寒冷地区，按规范要求，凡经常有人员停留和生产工艺对温度有一定要求的行政公共建筑物以及工业生产系统建构筑物，均设置集中采暖。
1、供暖范围
采暖范围：矿井工业场地内需采暖的各生产系统建筑物和所有行政公共建筑物。
2、供暖热负荷
工业场地行政与公共建筑物计算耗热量为:630500W；各建筑物采暖耗热量计算见表1-1-1。
表1-1-1 建筑物耗热量表
第三节生活热水热负荷
1、洗浴用热水
矿井全员人数共计为1000人（含生产、管理），生产职工人员按四班三运行制，每班生产人员（含井下和地面）250人，考虑同时洗浴人数的不均时系数，按矿井常年最大班洗浴人数200人计算所需热水供应和加热耗热量，常年洗浴用生活热水集中制备，共用一个公共浴室。所有热水均由锅炉房内的热交换站统一提供。
各用热单位的热水量及耗热量分别为：
1）公共浴室浴池热水及淋浴热水用量按每人每次440L计，冷水温度为10℃，加热至42℃，则制备职工洗浴生活热水所需耗热量为：
Q=n LC△t
其中：Q—耗热量（W）
n—每班淋浴人数（W）
C—水的质量比热（W/kg.℃）
△t—冷热水温度差（℃）
即Q=200×440×1.16（42-10)=3266560W
根据国家煤矿工业设计规定，公共浴室淋浴热水加热和储热方式，时间按4.5小时计算，生活热水加热设计耗热量为3266560/4.5=726000W。
考虑加热用水时段的不一致性 1.02，生活热水供应设计最大耗热量为740420W。
2、空压机余热
矿区现运行2台132KW的空压机两台，根据美国能源署统计，压缩机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分约为20%，另外80%的电能转化为热量，通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。
考虑到压风机运行不可能百分百负载运行，按照62%平均负载率计算热量提取。其中有62%是可以被回收利用的，折合压缩机的轴功率的50%。考虑到油气双回收，可以得到65%的热量。合计132×2×65%=171KW。
按照空压机24小时运行，可以得到的免费的热负荷为171000×24=4104000W，可以得到的热水为4104000W÷1.16÷（42-10)=110吨，运行费用几乎为零。
矿区总用水量为200×440L×4=353吨，空压机可以得到110吨的热水，剩余的热水为243吨，需要的热负荷为243000÷4×1.16（42-10)=2255000W，按照4.5小时计算，每小时需求的热负荷为501120W。
3、太阳能热源
太阳能热源是一种免费的可再生能源，因受天气的影响，每年有效可利用的天数为280天左右，这280天中，太阳能系统产生热水几乎免费。因没有具有的太阳能热值参数，暂按照济南地区的太阳能热值，产生一吨热水需求的集热面积为11.34㎡，如产生243吨的热水，需求的集热面积为243×11.34=2755㎡。
电加热作为太阳能热源的备用热源，连续阴雨天气时启动，一般不启动。
第四节井筒防冻热负荷
为防止冬季矿井进风井筒内淋帮水结冻，影响提升能力及可能由于冰块踏落造成井底严重事故，对井筒进风采取加热措施。
一、主斜井井筒防冻
1、设计数据
（1）主斜井入井总风量：3050m³/min
（2）室外极端最低温度平均值：－21.4℃
（3）冷、热空气混合后的温度：2℃
（4）加热后的空气温度：25℃
（5）加热热媒：0.3MPa饱和蒸汽
2、防冻耗热量
Q=50.8×3.6×1.2×0.28×[2-（-21.4）]=1437kW
3、加热方式
空气加热采用有风机送风加热方式。
在主井口房附近设集中空气加热室，安装空气热交换器，空气通过交换器系统所需的动力，由送风机承担，冷、热空气在斜井井口房内混合。
4、热媒及管道系统
热媒为0.3MPa的饱和蒸汽，机组热交换器采用并联连接异程式系统。凝结水利用余压自流回锅炉房内的软化、凝结水箱中。
二、副斜井井筒防冻
1、设计数据
（1）主斜井入井总风量：1925m³/min
（2）室外极端最低温度平均值：－21.4℃
（3）冷、热空气混合后的温度：2℃
（4）加热后的空气温度：25℃
（5）加热热媒：0.3MPa饱和蒸汽
2、防冻耗热量
Q=1925/60×3.6×1.2×0.28×[2-（-21.4）]=905.7kW
3、加热方式
空气加热采用有风机送风加热方式。
在主井口房附近设集中空气加热室，安装空气热交换器，空气通过交换器系统所需的动力，由送风机承担，冷、热空气在斜井井口房内混合。
4、热媒及管道系统
热媒为0.3MPa的饱和蒸汽，机组热交换器采用并联连接异程式系统。凝结水利用余压自流回锅炉房内的软化、凝结水箱中。
第五节锅炉房设备
一、设计热负荷
根据上述计算结果，可知本项目采暖季最大热负荷为建筑采暖、热水供应及井筒保温三项之和，共计3.473MW。
非采暖季最大热负荷仅为热水供应一项，共计0.5MW。
根据本项目供热要求，在工业场地设集中供热锅炉房一座，依照前述所计算热负荷，锅炉房设计热负荷见表1－1－2。
二、锅炉选型
根据该矿井环境影响评价报告，该地区大气环境为全国最污染地区之一，每年雾霾天数已占到全年天数的三分之一以上，对人民的生活健康和当地空气环境带来很大的影响，为减少环境污染，避免新上燃煤锅炉排出的污染源废渣，废水、煤灰，飞尘对环境的破坏，根据环评文件提出的要求，设计确定采用对大气和环境零污染的电锅炉生产热能。
表1-1-2 锅炉房设计热负荷表
