深井高温高湿工作面热害治理研究及工程应用

平顶山矿区部分矿井开采深度已达千米,综采工作面高温高湿等热害问题日益严重。针对平煤股份十矿33010工作面埋深超千米、地温梯度大、温度高湿度大的客观地质条件,与格力电器公司进行合作研发局部制冷降温除湿系统,研制出满足矿井需求的多机头、大冷量、超高压比、高运行范围、低出水温度要求的采煤工作面局部制冷降温除湿设备。工程应用结果表明:格力电器公司3台制冷主机总制冷量达到2000 k W,采煤工作面温度最大降幅12℃,平均降低8.5℃;湿度最大降幅35%,平均降低25%,降温除湿效果明显,极大地改善了职工作业环境,有力促进了矿井生产效率的提升。

基于热源量化的高温隧道动态综合降温措施研究

为了实现高温隧道降温措施动态化、精准化设计,基于理论分析和现场实测,依托某高岩(水)温铁路隧道,对隧道内的高温热水、围岩、施工机械、水泥水化、爆破、施工人员散热量及不同降温措施冷量进行了理论分析研究,并根据风流温度和能量平衡原理得到了不同工况下高温隧道的冷量缺口。结果表明:高温围岩和超高温热水是隧道内的主要热源,其中高温热水散热量比例达到总散热量的50%以上;洞内放置冰块产生的冷量较小,通风带来的冷量较大,但其冷量会随着通风距离的增加而减小,其衰减规律可用二次曲线近似表示;200 m^(3)/h高温热水理论计算得到的换热风流温度31.8℃与现场实测温度31.0℃基本吻合。本文采用的分析方法获得的冷量缺口可作为选择机械制冷和降温措施动态化设计的理论依据,也可为类似的高温隧道降温设计提供参考。

深井矿山高温热害防控技术现状

随着矿山开拓系统的不断延伸,国内外部分矿山采深已达千米以下,有些矿山在未来几年采深将超过1500 m甚至2000 m。在深部开采过程中,随着地温梯度效应、大量机械设备散热与围岩散热、长距离独头掘进作业导致生产作业环境温度达40℃以上,严重制约矿山的生产效率,危害作业人员的身心健康,因此高温热害是深井矿山所要解决的主要技术难题之一。通过资料收集、技术调研等手段,总结出深井矿山所面临的通风问题,主要表现在空气环境较差、总风量不足、通风网络紊乱、通风设备与通风构筑物管理不善、成本较高等方面,指出了深井高温环境对人体、设备、围岩、支护所造成的主要危害,在此基础上总结了常规的通风降温与制冷降温具体方式与主要技术措施建议,研究成果为深井矿山高温热害治理提供了技术参考。

我国高温矿井热害防治技术研究进展及展望

随着煤矿开采深度的增加,高温热害对矿井正常开采活动影响非常巨大,不仅影响机械设备正常工作,更对井下工作人员的身心健康有着巨大危害。通过总结国内高温矿井分布概况,对高温矿井热源进行归类、划分,再分析国内外现有技术其优劣性,选取针对不同热源技术进行组合降温,并在降温的同时对地热资源进行合理利用。

高温钛合金的热稳定性研究进展

高温钛合金主要用于制作航空发动机压气机叶盘、叶片、机匣等耐高温部件,在应用环境中其热稳定性是最重要的特性指标之一。介绍了近些年来高温钛合金在使用过程中热稳定性的研究进展,并从合金元素的选择与添加原则、热加工及热处理3个方面对高温钛合金组织稳定性和力学性能的影响进行论述,最后对高温钛合金的研究方向进行了展望。

超级双相不锈钢材质CE3MN的试验研究

本文进行了超级双相不锈钢材质CE3MN不同工艺控制方案的对比试验研究。结果表明,该材质在化学成分内控基础上,采用高温落砂快速冷却到常温后,进行1120℃固溶处理的工艺控制方案,可得到比例接近的奥氏体+铁素体组织、较高的力学性能及良好的耐点腐蚀性能;通过高温力学性能试验,确定了材质不同温度的高温性能及显微组织特点,为预防材质在铸造过程中产生脆裂等缺陷工艺措施的制定提供了依据。

大尺寸行车行走轮石墨化及正火控冷工艺优化研究

大尺寸行车行走轮在铸造和正火热处理后力学性能是否能够满足要求,影响了行车的负载和行驶安全。文章通过对行走轮铸造工艺、正火工艺的分析,确定行走轮力学性能不足的主要原因为石墨球的圆整度不足和正火冷却速度控制不当。在常规工艺的基础上,增加铸造阶段的孕育剂、覆盖剂,提高了石墨球的圆整度。在正火冷却阶段,严格控制喷雾冷却和风冷的时间,优化了热处理控冷的工艺参数,获得力学性能稳定的铸件,为国内大尺寸行车行车轮的生产提供了可借鉴的工艺方案。

提高燃气炉回火工艺炉温均匀性的研究与应用

为满足铸件回火工艺高精度炉温均匀性的需要,基于室式燃气热处理炉,对影响温度均匀性的因素进行研究。设计了新结构组合均火托盘,采用高速烧嘴和微脉冲燃烧技术,以及Fuzzy-PID温度智能控制相结合的技术路径,解决均匀加热的难题,取得了±5℃的良好使用效果。

高家堡煤矿采煤工作面主控热源及其防治

矿井高温热害对工作人员及机械设备有着极大的危害。为解决热害问题,综合考虑高家堡煤矿403工作面的诸多热量来源,对各热量来源进行定量计算。通过确定各热源所占比例,锁定了该工作面的主控热源,提出局部降温措施,并通过数值模拟的方式分析降温效果。结果表明,403工作面热量来源机械设备占据了主要部分,约为267 kW(38.8%),其次为原岩散热与氧化散热,分别为197.256 kW(28.2%)、137.626 kW(20.08%);煤矸石运输放热、热涌水放热以及人体散热所占比例较少,在降温过程中着重针对机械散热采取针对性措施。实践表明,通过空冷器这一局部降温措施可有效降低温度,能够满足相关规程的要求。

三河尖矿深井高温体特征及其热害控制方法

地热异常矿井进入深部开采后热害现象严重。通过对三河尖矿地温场、地温梯度变化规律及岩石热物理性质的分析,揭示三河尖矿深部地温随深度的增大变化异常,大地热流值偏高,为典型地热异常矿井。总结分析得出三河尖模式高温热害特征,即冷源短缺地热异常。针对三河尖模式热害治理,结合三河尖矿地面供热现状,提出三河尖模式热害治理HEMS降温技术,该技术利用井下热水实现井上供热,将产生冷能储存于第四系储能层用于井下制冷,解决热害的同时实现地面供热。三河尖矿成功的实现一期井下热害治理工程,通过对72201工作面降温效果分析,该系统大大改善工作面长期以来高温高湿的工作环境,值得在深部开采及相关领域推广应用。

Fe_3Si基合金降低温轧温度的研究

研究了不同轧制工艺和热处理工艺对Fe3Si基合金塑性的影响,室温拉伸和高温拉伸实验结果表明,水冷的热处理工艺使Fe3Si基合金的塑性得到很大的提高,使可轧制的温度降低到300℃。

22CrNi3Mo超高强钢的直接热处理工艺试验

凿岩机械用钢需具有高强度、高耐磨性及抗疲劳特性,通常通过热加工和热处理工艺改善其性能,但是工艺流程长、能耗较高。通过热轧试验研究了840-900℃之间不同终轧温度以及轧后空冷、空冷-炉冷两种冷却方式对22CrNi3Mo钢组织和性能的影响,探索了一种新型的直接热处理工艺。结果表明,轧后空冷至室温时,组织为板条贝氏体＋马氏体,降低终轧温度可使组织细化,强度提高;轧后空冷-炉冷时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体及沿奥氏体晶界分布的残留奥氏体,且块状残留奥氏体体积分数随终轧温度的降低呈现先增加后减小的趋势,而尖角状M/A岛的出现使得应力集中,引起韧性的下降,降低空冷终止温度可显著减小块状残留奥氏体体积分数,使得材料强度、韧性明显提高,力学性能接近传统工艺。

井巷除湿降温风流温度分布模型计算研究

为有效控制井下热害问题,考虑井巷中水分蒸发吸热对风流温度分布的影响,研究风流除湿降温效果。采用最小二乘法拟合水分蒸发量随岩壁温度变化的函数,作为求解风流含湿量的基础方程,建立井巷除湿降温的有限差分法数值模拟模型,应用Matlab软件编写了仿真程序进行计算,给出计算的稳定性和收敛性条件。计算结果表明,水分蒸发量是影响风流温度分布的重要因素,受水分蒸发的影响,围岩传递给空气的热量并不一定会使风流温度上升;当采取除湿降温的复合制冷方法后,风流降温迅速,且在相当长的一段巷道中保持持续降温的效果。

锤式破碎机销轴热处理工艺研究

根据42CrMo钢的特点,通过热处理工艺试验和力学性能测试,制定出销轴合理的强韧化热处理工艺。结果表明,销轴材料经正火+调质可以获得较高的强度和韧性,符合销轴技术要求。

高地温深埋特长隧道热害综合防治关键技术研究

在高地温地区修建特长隧道存在较高的风险,给隧道施工及运营带来极大挑战。文章以我国在建的最长交通隧道——大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道为工程背景,开展特长隧道热害综合防治成套关键技术研究。通过研究确定了高地温隧道热环境控制标准及施工热害控制的合理区域,形成了热害隧道通风降温、制冷降温、地下热水治理相结合的成套降温设计方法,提出了高地温条件下的隧道衬砌结构支护体系及防开裂措施;通过室内模型试验研发了适用于高温热害环境下的成套新型建筑材料;根据传热学理论,建立三维非稳态传热模型,模拟研究了隧道运营环境温度场,并制定了隧道运营期间采用通风井分段进行纵向通风的降温对策。

对高速线材生产中控轧控冷的分析

阐述了控冷控轧的原理,分析了高速线材轧制中的加热温度控制、轧前水冷、精轧机内水冷、精轧机组后水冷、风冷线温控等参数的确定依据。

高速线材轧后控制冷却工艺的分析

介绍了国内外高速线材轧后控冷工艺的典型技术,比较了不同技术的装备和工艺特点,分析了典型钢种的冷却工艺特点及其对产品质量的影响,并提出了一种能满足多钢种要求的新的轧后冷却工艺布置形式。

600℃高温钛合金双性能整体叶盘锻件制备技术研究进展

为了进一步挖掘600℃高温钛合金整体叶盘的性能潜力,通过材料技术和工艺技术的优化,创新发展了双性能整体叶盘设计思路及制备技术,即控制叶片和盘体分别采用最为适合航空发动机实际使用工况要求的组织状态,实现材料性能和结构设计的融合。在回顾整体叶盘结构发展历程及应用的基础上,分析先进发动机结构设计由追求均质整体叶盘向双性能整体叶盘转变的原因,重点介绍600℃高温钛合金TA29双性能整体叶盘锻件制备技术的最新研究进展。与分区控温锻造相比,分区控温热处理更容易实现双重组织的控制,即叶片获得等轴均匀细小的双态组织,盘体通过精确可控的β区热处理得到细晶的片层组织,过渡区的显微组织沿整体叶盘径向平缓变化。最后,指出600℃高温钛合金双性能整体叶盘应用研究未来拟解决的关键问题,包括整体叶盘叶片和盘体组织性能精确控制、过渡区位置及尺寸控制、关键服役性能评价与研究等。

液态CO_2对高温煤体降温规律实验研究

为了研究液态CO_2对高温松散煤体降温规律,采用液态CO_2降温实验装置,研究了在相同液体流量条件下3种粒径煤样的降温规律。结果表明:粒径越小的煤体降温效果越好,并且液态CO_2对出口附近及上部煤体降温效果明显优于对下部煤体降温效果,同时证实了在液体出口下方存在着一定体积的干冰。

高温热害矿井通风制冷降温技术

以巨野矿区新巨龙矿井为对象,对其通风难点和降温难点进行分析,提出井口全风量降温和井下集中式降温相结合的分级降温方法,对比井口风流和综放工作面进风路线的风流温度,研究其降温效果。矿井通风路线延长,井巷断面、方向变化以及分叉或汇合点增多,风流的沿程阻力和局部阻力增加,空气压缩产热增加,风流与围岩的热交换作用加强,加剧了高温矿井热害。井口全风量降温系统用于降低矿井进风口风流温度,将高温风流热量留在地面;井下集中式降温系统用于解决井下工作面的风流降温,经过降温后井筒入口风流温度均保持在19℃以下,风流进入井底后沿通风路线上温度相对稳定,整体变化幅度在2℃以内,采用井下集中式降温系统后,工作面进回风之间的风流温度差为4℃;井口降温和井下降温相结合的分级降温方法能有效改善井下环境。