井下换热器系统如图1所示。系统的地上部分与其它水源热泵系统没有本质区别，均由热泵机组和室内末端组成。热泵机组的冷凝器和蒸发器分别与用户端散热器和井下换热器相连。在供暖模式下，冷凝器向用户端提供热水，而 U型井下换热器中的水经蒸发器冷却后流回地热井，再次从地下水中取热。

井下换热器通过两种途径取热：(1)与流过含水层的地下热水进行换热；(2)与井壁围岩进行换热。井壁以内属于纯流体区域，热交换主要以自然对流方式进行，类似于管壳式换热器。在地热井壁面上不断有被 U 型管冷却的地下水流出井外，而外部含水层中的热水通过壁面流入井内，形成连续的质交换，补充井内散失掉的热量，保持热输出的稳定性。井壁以外的地热水层属于多孔介质区域，热交换同时以自然对流和导热两种方式进行。

早期建成的井下换热器工程中，为了获得好的换热性能，井下换热器多采用铁管。由于井口封闭不严密，铁质换热管出现了腐蚀问题，安装套管后，铁管与套管之间存在相对的阴－阳电极关系，在受到附近建筑或城市供水管道的杂散电流的影响时，腐蚀加剧。后来工程中采用塑料管来替代铁管，以避免由于更换管道造成的经济损失。较常用的有玻璃纤维增强型环氧树脂管、聚丁烯管或隔氧交联聚乙烯管，如图2所示。

虽然非金属管的导热系数比金属管要低得多，但总传热系数还取决于管道内、外表面的对流换热系数，由于非金属管道表面光滑，不发生腐蚀和水垢粘结，总的传热效果仍比较理想。在我国河北省怀来县建成的井下换热器供暖系统中，首次采用了铜质换热器。

1930年在美国俄勒冈州的 Klamath 郡，建成了第一个井下换热器(DHE)系统。至今，该地已有约 600 套井下换热器系统，内华达州也有近 200 个井下换热器在运行。在新西兰、土尔其、匈牙利、冰岛、俄罗斯等国，井下换热器系统也发展得很快。在新西兰的 Rotorua 地热田有约 140 个地热开采井眼，其中安装井下换热器取热的有42眼，深度为 80-100 m，不仅解决了当地政府大楼以及居民的冬季取暖，也带动了当地的旅游业发展。在Taupo

也有20多个井下换热器系统，其中3 个用于当地一所中学的冬季采暖。日本和美国在上世纪90年代合作，开展了利用深层井下换热器进行发电的研究。在土尔其，地热井约有 400多眼，其中第一个用于地热采暖的井下换热器系统安装于1987年，目前约有25000 户家庭采用地热供暖，预计到 2020 年这一数字将超过50万。

在我国，自上个世纪地下水地源热泵系统应用于国内空调工程领域以来，目前已成为华北和中原地区空调系统应用的热点。就全国范围而言，在应用地源或水源热泵系统的建筑中，地下水地源热泵约占全部的 45%，是比例最高的一种系统形式。

但是，通常所说的地下水地源热泵是指开式(抽灌式)地下水热泵系统。就目前国内的应用来说，井下换热器系统仍是较新的一种浅层地热利用方式，至今我国只有一个真正运行的地热井下换热器系统(2009 年将建成于河北怀来，当年年底投入供暖运行)。

开式地下水热泵系统无法回避的一个问题是地下水的回灌，而能否做到有效回灌则取决于地下地质结构。与广泛采用的开式地热水供暖方式相比，井下换热器系统属闭式地下水热泵系统。其主要特点是不从井中抽取地下水，因而从根本上避免了由于地下水的过量开采造成的水位下降、地面下沉、热储寿命缩短、弃水热污染和化学污染等一系列问题，比较适合于中小型住宅，也是解决一些北方农村供暖问题很有发展前景的方法。

具备温度适宜的含水层结构，是应用地下水地源热泵系统的必要条件。地热井的深度与含水层的埋深有关，通常不超过150 m，井底水温度可达 90℃以上。在松散地层装设井下换热器时，地热井钻成后需在井内加装护壁套管。在冷水层或疏松地层下方，套管外还装有封隔器，通常在 6-15 m 深处。用封隔器将地表冷水及地表附近的温度波动层与地热井隔开，并将套管外自封隔器至地表处的环带用水泥填实。

一般情况下，U 型管内的传热介质是水。在地热井热输出功率较高，且二次水温度能够达到当地供暖所需温度的情况下，可以不采用热泵系统。反之，如果井内温度较低，甚至是凉水井时，需要采用热泵将供水温度提升到所需水平。这种情况下，U 型管内也可采用制冷剂作为循环取热介质。

井下工人滑囊炎

病因

煤矿井下工人滑囊炎是指煤矿井下工人在特殊的劳动条件下，致使滑囊急性外伤或长期摩擦、 受压等机械因素所引起的无菌陛炎症改变。主要是煤矿井下工人在劳动时因跪、爬行、侧卧、肩扛等所致滑囊的一种创伤性、无菌性炎症病变。金属和化工矿山开采、隧道开凿等工人在劳动也可发生。但煤矿井下工人劳动条件和姿势较为特殊，本病更为常见。在跪和爬行时，膝关节较易受累，髌前滑囊炎多见；在侧卧和爬行时，膝、肘关节较易受累，膝外侧滑囊炎和鹰嘴滑囊炎多见；在肩扛时，肩关节较易受累，肩峰下滑囊炎多见。

处理原则

1．治疗原则

(1)急性滑囊炎：以休息为主。防止继发感染。

(2)亚急性滑囊炎：穿刺抽液，囊内注入肾上腺糖皮质激素并加压包扎。非手术治疗无效时行滑囊切除术。

(3)慢性滑囊炎：以理疗为主。皮肤胼胝样变者不宜行滑囊切除术。

2．其他处理

急性、亚急性滑囊炎患者治愈后可恢复原工作，亚急性患者久治不愈或反复发作者以及慢性患者应调离原工

作岗位。

防护措施

1．尽量避免在不良的作业体位下长期工作，如跪、爬行、侧卧、肩扛等活动。

2．加强卜岗前、在岗期间、离岗时的职业性健康检查。

井下工人钩虫病

井下工人钩虫病是十二指肠钩虫或美洲钩虫寄生于人体小肠所致的疾病。它是严重危害我国煤矿工人的寄生虫病之一。临床以贫血、营养不良、浮肿、腹痛及胃肠功能障碍为主要表现。高发区有“黄胖病”之称。

钩虫病是世界上分布广泛的由钩虫引起的肠道寄生虫病，在欧、美、亚洲均有流行。其中十二指肠钩虫分布于温带地区，美洲钩虫多于热带、亚热带地区。我国钩虫病除黑龙江、青海外，均有报道。北方以十二指肠钩虫为主，而南方以美洲钩虫为主。据1988～1992年人体寄生虫分布调查结果显示，全国约有1.94亿人感染钩虫，平均感染率为17.2%。1997～1999年对钩虫病流行较严重的江苏、安徽、湖北、云南及海南等省做抽样调查，结果显示除江苏外其余省份感染率仍达20%～60%。

不同职业、性别、年龄的人群的钩虫感染率有明显差异。这主要取决于是否暴露于钩虫幼虫污染的土壤及其暴露的频率。一般说来，农民、矿工因为赤手光脚接触土壤，幼虫易钻人皮肤而致病；钩虫感染率与性别的关系取决于参加农业劳动的机会。钩虫病以青壮年发病较多，儿童较少，偶有婴儿发病。

井下工人矽肺

矽肺又称硅肺，是尘肺中最为常见的一种类型，是由于长期吸入大量游离二氧化硅粉尘所引起，以肺部广泛的结节性纤维化为主的疾病。矽肺是尘肺中最常见、进展最快、危害最严重的一种类型。我国每年有为2万例左右的尘肺新患者出现。因此，尘肺的防治是一项艰巨的工作。

病因

1.空气中粉尘浓度

中游离SiO₂含量在环境粉尘中游离SiO₂含量越高，粉尘浓度越大，则造成的危害越大。粉尘浓度以mg/m³表示，当粉尘中游离SiO₂含量较大，且浓度很高（数十甚至数数百mg/m³），长期吸入后，肺组织中形成矽结节。

2.接触时间

矽肺的发展是一个慢性过程，一般在持续吸入矽尘5～10年发病，有的长达5～20年以上。但持续吸入高浓度、高游离二氧化硅含量的粉尘，经1～2年即可发病，称为“速发型矽肺”。

3.粉尘分散度

分散度是表示粉尘颗粒大小的一个量度，以粉尘中各种颗粒直径大小的组成百分比来表示。小颗粒粉尘所占的比例愈大，则分散度愈大。分散度大小与尘粒在空气中的浮动和其在呼吸道中的阻留部位有密切关系。直径大于10um粉尘粒子在空气中很快沉降，即使吸入也被鼻腔鼻毛阻留，随擤涕排出；10um以下的粉尘，绝大部分被上呼吸道所阻留；5um以下的粉尘，可进入肺泡；0.5um以下的粉尘，因其重力小，不易沉降，随呼气排出，故阻留率下降；而<0.1um以下的粉尘因布朗氏运动，阻留率反而增高。

4.机体状态

人体呼吸道有一系列的防御装置，吸入的粉尘，首先通过鼻腔时，因鼻毛的滤尘作用和鼻中隔弯曲而阻留，一般为吸入粉尘量的30%～50%；进入气管、支气管的粉尘，极大部分可由支气管树的分叉、黏膜上皮纤毛运动而阻留并随痰排出；部分尘粒被巨噬细胞或肺泡间质巨噬细胞吞噬成为尘细胞，尘细胞或未被吞噬的游离尘粒可沿着淋巴管进入肺门淋巴结。

凡有慢性呼吸道炎症者，则呼吸道的清除功能较差，呼吸系统感染尤其是肺结核，能促使矽肺病程迅速进展和加剧。此外，个体因素如年龄、健康素质、个人卫生习惯、营养状况等也是影响矽肺发病的重要条件。

治疗

尘肺病人应及时调离粉尘作业，并根据病情需要进行综合治疗，积极预防和治疗肺结核及其他并发症，以期减轻症状、延缓病情进展、提高病人寿命、提高病人生活质量。

预防

患者都有密切的矽尘接触史及详细的职业史，引起矽肺的工种很多，长期接触各种金属、煤粉、耐火材料、石粉、水泥、玻璃、陶瓷等工种的工人。

1.控制或减少矽肺发病，关键在于防尘。工矿企业应抓改革生产工艺、湿式作业、密闭尘源、通风除尘、设备维护检修等综合性防尘措施。

2.加强个人防护，遵守防尘操作规程。对生产环境定期监测空气中粉尘浓度，并加强宣传教育。做好就业前体格检查，包括X线胸片。

3.凡有活动性肺内外结核，以及各种呼吸道疾病患者，都不宜参加矽尘工作。加强矽尘工人的定期体检，包括X线胸片，检查间隔时间根据接触二氧化硅含量和空气粉尘浓度而定。

4.加强工矿区结核病的防治工作。对结核菌素试验阴性者应接种卡介苗；阳性者预防性抗结核化疗，以降低矽肺合并结核的发病。

5.对矽肺患者应采取综合性措施，包括脱离粉尘作业，另行安排适当工作，加强营养和妥善的康复锻炼，以增强体质。预防呼吸道感染和合并症状的发生。2100433B

耐腐蚀换热器间壁式换热器

间壁式换热器可分为板式换热器、夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、管壳式换热器。

耐腐蚀换热器混合式换热器

混合式换热器可分为冷却塔(或称冷水塔)、气体洗涤塔(或称洗涤塔)、喷射式热交换器、混合式冷凝器。

耐腐蚀换热器蓄热式换热器

蓄热式换热器是用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以贮蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而贮蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如煤气炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。

上述换热器，由于材质的限制，抗氧化能力差，不能在恶劣环境（如强碱、强酸环境）下使用，导致现在高温窑炉的余热无法回收下长期使用，余热回收率低。如果是烧铝钒土的窑炉，金属换热器非常容易被酸碱损坏，无法达到余热回收的目的。

如果使用陶瓷换热器，由于陶瓷本身材质的特性，决定的它的抗氧化能力要比金属换热器强上许多，陶瓷换热器具有以下特点：

1、耐高温，耐腐蚀，所以可以把陶瓷换热器放在离烟道出口最近、温度最高的地方，那么它的余热利用率高，换热效果好，节能率高。但金属换热器放在陶瓷换热器的部位就很快被烧坏了。

2、陶瓷换热器使用方法直接、简单、快捷、一次性投资少、投资成本低、换热温度稳定、效率高、寿命长、不堵塞、不漏气、更换方便，不存在煤气在切换时浪费跑掉。

3、使用寿命上，同等情况下陶瓷换热器是金属换热器几倍或几十倍。

如果不使用换热器，助燃风温度就是一般常温（-10℃-40℃），但通过陶瓷换热器加热的助燃风温度可达300℃-800℃，不但可以达到节能的目的，而且提高了环境效益。

20世纪50年代中期开始，西方主要采煤国及日本等国的煤矿井下曾多次发生静电引爆瓦斯的灾害事故。中国煤矿井下在80年代初也曾发生过数次 静电引爆或燃烧瓦斯及电击操作人员等灾害事故。所 以国外在50年代后期开始研究“井下静电”问题。中国从70年代中期也着手研究这一课题，设法采取各种 静电防护措施来杜绝或减少静电灾害事故的发生。