井下?lián)Q熱器應(yīng)用條件

具備溫度適宜的含水層結(jié)構(gòu)，是應(yīng)用地下水地源熱泵系統(tǒng)的必要條件。地熱井的深度與含水層的埋深有關(guān)，通常不超過150 m，井底水溫度可達 90℃以上。在松散地層裝設(shè)井下?lián)Q熱器時，地熱井鉆成后需在井內(nèi)加裝護壁套管。在冷水層或疏松地層下方，套管外還裝有封隔器，通常在 6-15 m 深處。用封隔器將地表冷水及地表附近的溫度波動層與地熱井隔開，并將套管外自封隔器至地表處的環(huán)帶用水泥填實。

一般情況下，U 型管內(nèi)的傳熱介質(zhì)是水。在地熱井熱輸出功率較高，且二次水溫度能夠達到當?shù)毓┡铚囟鹊那闆r下，可以不采用熱泵系統(tǒng)。反之，如果井內(nèi)溫度較低，甚至是涼水井時，需要采用熱泵將供水溫度提升到所需水平。這種情況下，U 型管內(nèi)也可采用制冷劑作為循環(huán)取熱介質(zhì)。

井下?lián)Q熱器系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)的地上部分與其它水源熱泵系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別，均由熱泵機組和室內(nèi)末端組成。熱泵機組的冷凝器和蒸發(fā)器分別與用戶端散熱器和井下?lián)Q熱器相連。在供暖模式下，冷凝器向用戶端提供熱水，而 U型井下?lián)Q熱器中的水經(jīng)蒸發(fā)器冷卻后流回地熱井，再次從地下水中取熱。

井下?lián)Q熱器通過兩種途徑取熱：(1)與流過含水層的地下熱水進行換熱；(2)與井壁圍巖進行換熱。井壁以內(nèi)屬于純流體區(qū)域，熱交換主要以自然對流方式進行，類似于管殼式換熱器。在地熱井壁面上不斷有被 U 型管冷卻的地下水流出井外，而外部含水層中的熱水通過壁面流入井內(nèi)，形成連續(xù)的質(zhì)交換，補充井內(nèi)散失掉的熱量，保持熱輸出的穩(wěn)定性。井壁以外的地熱水層屬于多孔介質(zhì)區(qū)域，熱交換同時以自然對流和導(dǎo)熱兩種方式進行。

1930年在美國俄勒岡州的 Klamath 郡，建成了第一個井下?lián)Q熱器(DHE)系統(tǒng)。至今，該地已有約 600 套井下?lián)Q熱器系統(tǒng)，內(nèi)華達州也有近 200 個井下?lián)Q熱器在運行。在新西蘭、土爾其、匈牙利、冰島、俄羅斯等國，井下?lián)Q熱器系統(tǒng)也發(fā)展得很快。在新西蘭的 Rotorua 地熱田有約 140 個地熱開采井眼，其中安裝井下?lián)Q熱器取熱的有42眼，深度為 80-100 m，不僅解決了當?shù)卣髽且约熬用竦亩救∨?，也帶動了當?shù)氐穆糜螛I(yè)發(fā)展。在Taupo

也有20多個井下?lián)Q熱器系統(tǒng)，其中3 個用于當?shù)匾凰袑W的冬季采暖。日本和美國在上世紀90年代合作，開展了利用深層井下?lián)Q熱器進行發(fā)電的研究。在土爾其，地熱井約有 400多眼，其中第一個用于地熱采暖的井下?lián)Q熱器系統(tǒng)安裝于1987年，目前約有25000 戶家庭采用地熱供暖，預(yù)計到 2020 年這一數(shù)字將超過50萬。

在我國，自上個世紀地下水地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于國內(nèi)空調(diào)工程領(lǐng)域以來，目前已成為華北和中原地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的熱點。就全國范圍而言，在應(yīng)用地源或水源熱泵系統(tǒng)的建筑中，地下水地源熱泵約占全部的 45%，是比例最高的一種系統(tǒng)形式。

但是，通常所說的地下水地源熱泵是指開式(抽灌式)地下水熱泵系統(tǒng)。就目前國內(nèi)的應(yīng)用來說，井下?lián)Q熱器系統(tǒng)仍是較新的一種淺層地熱利用方式，至今我國只有一個真正運行的地熱井下?lián)Q熱器系統(tǒng)(2009 年將建成于河北懷來，當年年底投入供暖運行)。

開式地下水熱泵系統(tǒng)無法回避的一個問題是地下水的回灌，而能否做到有效回灌則取決于地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。與廣泛采用的開式地熱水供暖方式相比，井下?lián)Q熱器系統(tǒng)屬閉式地下水熱泵系統(tǒng)。其主要特點是不從井中抽取地下水，因而從根本上避免了由于地下水的過量開采造成的水位下降、地面下沉、熱儲壽命縮短、棄水熱污染和化學污染等一系列問題，比較適合于中小型住宅，也是解決一些北方農(nóng)村供暖問題很有發(fā)展前景的方法。

早期建成的井下?lián)Q熱器工程中，為了獲得好的換熱性能，井下?lián)Q熱器多采用鐵管。由于井口封閉不嚴密，鐵質(zhì)換熱管出現(xiàn)了腐蝕問題，安裝套管后，鐵管與套管之間存在相對的陰－陽電極關(guān)系，在受到附近建筑或城市供水管道的雜散電流的影響時，腐蝕加劇。后來工程中采用塑料管來替代鐵管，以避免由于更換管道造成的經(jīng)濟損失。較常用的有玻璃纖維增強型環(huán)氧樹脂管、聚丁烯管或隔氧交聯(lián)聚乙烯管，如圖2所示。

雖然非金屬管的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬管要低得多，但總傳熱系數(shù)還取決于管道內(nèi)、外表面的對流換熱系數(shù)，由于非金屬管道表面光滑，不發(fā)生腐蝕和水垢粘結(jié)，總的傳熱效果仍比較理想。在我國河北省懷來縣建成的井下?lián)Q熱器供暖系統(tǒng)中，首次采用了銅質(zhì)換熱器。

井下工人滑囊炎

病因

煤礦井下工人滑囊炎是指煤礦井下工人在特殊的勞動條件下，致使滑囊急性外傷或長期摩擦、 受壓等機械因素所引起的無菌陛炎癥改變。主要是煤礦井下工人在勞動時因跪、爬行、側(cè)臥、肩扛等所致滑囊的一種創(chuàng)傷性、無菌性炎癥病變。金屬和化工礦山開采、隧道開鑿等工人在勞動也可發(fā)生。但煤礦井下工人勞動條件和姿勢較為特殊，本病更為常見。在跪和爬行時，膝關(guān)節(jié)較易受累，髕前滑囊炎多見；在側(cè)臥和爬行時，膝、肘關(guān)節(jié)較易受累，膝外側(cè)滑囊炎和鷹嘴滑囊炎多見；在肩扛時，肩關(guān)節(jié)較易受累，肩峰下滑囊炎多見。

處理原則

1．治療原則

(1)急性滑囊炎：以休息為主。防止繼發(fā)感染。

(2)亞急性滑囊炎：穿刺抽液，囊內(nèi)注入腎上腺糖皮質(zhì)激素并加壓包扎。非手術(shù)治療無效時行滑囊切除術(shù)。

(3)慢性滑囊炎：以理療為主。皮膚胼胝樣變者不宜行滑囊切除術(shù)。

2．其他處理

急性、亞急性滑囊炎患者治愈后可恢復(fù)原工作，亞急性患者久治不愈或反復(fù)發(fā)作者以及慢性患者應(yīng)調(diào)離原工

作崗位。

防護措施

1．盡量避免在不良的作業(yè)體位下長期工作，如跪、爬行、側(cè)臥、肩扛等活動。

2．加強卜崗前、在崗期間、離崗時的職業(yè)性健康檢查。

井下工人鉤蟲病

井下工人鉤蟲病是十二指腸鉤蟲或美洲鉤蟲寄生于人體小腸所致的疾病。它是嚴重危害我國煤礦工人的寄生蟲病之一。臨床以貧血、營養(yǎng)不良、浮腫、腹痛及胃腸功能障礙為主要表現(xiàn)。高發(fā)區(qū)有“黃胖病”之稱。

鉤蟲病是世界上分布廣泛的由鉤蟲引起的腸道寄生蟲病，在歐、美、亞洲均有流行。其中十二指腸鉤蟲分布于溫帶地區(qū)，美洲鉤蟲多于熱帶、亞熱帶地區(qū)。我國鉤蟲病除黑龍江、青海外，均有報道。北方以十二指腸鉤蟲為主，而南方以美洲鉤蟲為主。據(jù)1988～1992年人體寄生蟲分布調(diào)查結(jié)果顯示，全國約有1.94億人感染鉤蟲，平均感染率為17.2%。1997～1999年對鉤蟲病流行較嚴重的江蘇、安徽、湖北、云南及海南等省做抽樣調(diào)查，結(jié)果顯示除江蘇外其余省份感染率仍達20%～60%。

不同職業(yè)、性別、年齡的人群的鉤蟲感染率有明顯差異。這主要取決于是否暴露于鉤蟲幼蟲污染的土壤及其暴露的頻率。一般說來，農(nóng)民、礦工因為赤手光腳接觸土壤，幼蟲易鉆人皮膚而致?。汇^蟲感染率與性別的關(guān)系取決于參加農(nóng)業(yè)勞動的機會。鉤蟲病以青壯年發(fā)病較多，兒童較少，偶有嬰兒發(fā)病。

井下工人矽肺

矽肺又稱硅肺，是塵肺中最為常見的一種類型，是由于長期吸入大量游離二氧化硅粉塵所引起，以肺部廣泛的結(jié)節(jié)性纖維化為主的疾病。矽肺是塵肺中最常見、進展最快、危害最嚴重的一種類型。我國每年有為2萬例左右的塵肺新患者出現(xiàn)。因此，塵肺的防治是一項艱巨的工作。

病因

1.空氣中粉塵濃度

中游離SiO₂含量在環(huán)境粉塵中游離SiO₂含量越高，粉塵濃度越大，則造成的危害越大。粉塵濃度以mg/m³表示，當粉塵中游離SiO₂含量較大，且濃度很高（數(shù)十甚至數(shù)數(shù)百mg/m³），長期吸入后，肺組織中形成矽結(jié)節(jié)。

2.接觸時間

矽肺的發(fā)展是一個慢性過程，一般在持續(xù)吸入矽塵5～10年發(fā)病，有的長達5～20年以上。但持續(xù)吸入高濃度、高游離二氧化硅含量的粉塵，經(jīng)1～2年即可發(fā)病，稱為“速發(fā)型矽肺”。

3.粉塵分散度

分散度是表示粉塵顆粒大小的一個量度，以粉塵中各種顆粒直徑大小的組成百分比來表示。小顆粒粉塵所占的比例愈大，則分散度愈大。分散度大小與塵粒在空氣中的浮動和其在呼吸道中的阻留部位有密切關(guān)系。直徑大于10um粉塵粒子在空氣中很快沉降，即使吸入也被鼻腔鼻毛阻留，隨擤涕排出；10um以下的粉塵，絕大部分被上呼吸道所阻留；5um以下的粉塵，可進入肺泡；0.5um以下的粉塵，因其重力小，不易沉降，隨呼氣排出，故阻留率下降；而<0.1um以下的粉塵因布朗氏運動，阻留率反而增高。

4.機體狀態(tài)

人體呼吸道有一系列的防御裝置，吸入的粉塵，首先通過鼻腔時，因鼻毛的濾塵作用和鼻中隔彎曲而阻留，一般為吸入粉塵量的30%～50%；進入氣管、支氣管的粉塵，極大部分可由支氣管樹的分叉、黏膜上皮纖毛運動而阻留并隨痰排出；部分塵粒被巨噬細胞或肺泡間質(zhì)巨噬細胞吞噬成為塵細胞，塵細胞或未被吞噬的游離塵粒可沿著淋巴管進入肺門淋巴結(jié)。

凡有慢性呼吸道炎癥者，則呼吸道的清除功能較差，呼吸系統(tǒng)感染尤其是肺結(jié)核，能促使矽肺病程迅速進展和加劇。此外，個體因素如年齡、健康素質(zhì)、個人衛(wèi)生習慣、營養(yǎng)狀況等也是影響矽肺發(fā)病的重要條件。

治療

塵肺病人應(yīng)及時調(diào)離粉塵作業(yè)，并根據(jù)病情需要進行綜合治療，積極預(yù)防和治療肺結(jié)核及其他并發(fā)癥，以期減輕癥狀、延緩病情進展、提高病人壽命、提高病人生活質(zhì)量。

預(yù)防

患者都有密切的矽塵接觸史及詳細的職業(yè)史，引起矽肺的工種很多，長期接觸各種金屬、煤粉、耐火材料、石粉、水泥、玻璃、陶瓷等工種的工人。

1.控制或減少矽肺發(fā)病，關(guān)鍵在于防塵。工礦企業(yè)應(yīng)抓改革生產(chǎn)工藝、濕式作業(yè)、密閉塵源、通風除塵、設(shè)備維護檢修等綜合性防塵措施。

2.加強個人防護，遵守防塵操作規(guī)程。對生產(chǎn)環(huán)境定期監(jiān)測空氣中粉塵濃度，并加強宣傳教育。做好就業(yè)前體格檢查，包括X線胸片。

3.凡有活動性肺內(nèi)外結(jié)核，以及各種呼吸道疾病患者，都不宜參加矽塵工作。加強矽塵工人的定期體檢，包括X線胸片，檢查間隔時間根據(jù)接觸二氧化硅含量和空氣粉塵濃度而定。

4.加強工礦區(qū)結(jié)核病的防治工作。對結(jié)核菌素試驗陰性者應(yīng)接種卡介苗；陽性者預(yù)防性抗結(jié)核化療，以降低矽肺合并結(jié)核的發(fā)病。

5.對矽肺患者應(yīng)采取綜合性措施，包括脫離粉塵作業(yè)，另行安排適當工作，加強營養(yǎng)和妥善的康復(fù)鍛煉，以增強體質(zhì)。預(yù)防呼吸道感染和合并癥狀的發(fā)生。2100433B

耐腐蝕換熱器間壁式換熱器

間壁式換熱器可分為板式換熱器、夾套式換熱器、沉浸式蛇管換熱器、噴淋式換熱器、套管式換熱器、管殼式換熱器。

耐腐蝕換熱器混合式換熱器

混合式換熱器可分為冷卻塔(或稱冷水塔)、氣體洗滌塔(或稱洗滌塔)、噴射式熱交換器、混合式冷凝器。

耐腐蝕換熱器蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器是用于進行蓄熱式換熱的設(shè)備。內(nèi)裝固體填充物，用以貯蓄熱量。一般用耐火磚等砌成火格子（有時用金屬波形帶等）。換熱分兩個階段進行。第一階段，熱氣體通過火格子，將熱量傳給火格子而貯蓄起來。第二階段，冷氣體通過火格子，接受火格子所儲蓄的熱量而被加熱。這兩個階段交替進行。通常用兩個蓄熱器交替使用，即當熱氣體進入一器時，冷氣體進入另一器。常用于冶金工業(yè)，如煉鋼平爐的蓄熱室。也用于化學工業(yè)，如煤氣爐中的空氣預(yù)熱器或燃燒室，人造石油廠中的蓄熱式裂化爐。

上述換熱器，由于材質(zhì)的限制，抗氧化能力差，不能在惡劣環(huán)境（如強堿、強酸環(huán)境）下使用，導(dǎo)致現(xiàn)在高溫窯爐的余熱無法回收下長期使用，余熱回收率低。如果是燒鋁釩土的窯爐，金屬換熱器非常容易被酸堿損壞，無法達到余熱回收的目的。

如果使用陶瓷換熱器，由于陶瓷本身材質(zhì)的特性，決定的它的抗氧化能力要比金屬換熱器強上許多，陶瓷換熱器具有以下特點：

1、耐高溫，耐腐蝕，所以可以把陶瓷換熱器放在離煙道出口最近、溫度最高的地方，那么它的余熱利用率高，換熱效果好，節(jié)能率高。但金屬換熱器放在陶瓷換熱器的部位就很快被燒壞了。

2、陶瓷換熱器使用方法直接、簡單、快捷、一次性投資少、投資成本低、換熱溫度穩(wěn)定、效率高、壽命長、不堵塞、不漏氣、更換方便，不存在煤氣在切換時浪費跑掉。

3、使用壽命上，同等情況下陶瓷換熱器是金屬換熱器幾倍或幾十倍。

如果不使用換熱器，助燃風溫度就是一般常溫（-10℃-40℃），但通過陶瓷換熱器加熱的助燃風溫度可達300℃-800℃，不但可以達到節(jié)能的目的，而且提高了環(huán)境效益。

20世紀50年代中期開始，西方主要采煤國及日本等國的煤礦井下曾多次發(fā)生靜電引爆瓦斯的災(zāi)害事故。中國煤礦井下在80年代初也曾發(fā)生過數(shù)次 靜電引爆或燃燒瓦斯及電擊操作人員等災(zāi)害事故。所 以國外在50年代后期開始研究“井下靜電”問題。中國從70年代中期也著手研究這一課題，設(shè)法采取各種 靜電防護措施來杜絕或減少靜電災(zāi)害事故的發(fā)生。