礦井通風(fēng)設(shè)備的選型方案探討及計算

周瑜峰

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

礦井通風(fēng)設(shè)備的選型方案探討及計算

周瑜峰

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

文章結(jié)合某礦工程實際詳細(xì)介紹了礦井通風(fēng)設(shè)備選型的方案比較以及選型計算過程,對今后煤礦企業(yè)通風(fēng)設(shè)備選型工作具有一定的借鑒意義。

礦井 通風(fēng)設(shè)備 選型

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用就是保證煤礦井下空氣質(zhì)量滿足國家相關(guān)部門規(guī)定的安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，保證井下人員工作在一個具有足夠氧氣環(huán)境下，別且擔(dān)負(fù)著淡化井下瓦斯等有毒氣體并排出井外的任務(wù)，還可以降低井下工作面的空氣溫度，為生產(chǎn)工作創(chuàng)造良好的環(huán)境。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行關(guān)系到礦井的經(jīng)濟(jì)利益和井下作業(yè)人員的生命安全，因此探討礦井通風(fēng)設(shè)備的選型方案和計算方法具有很重要的意義。

1 工程概況

該礦井瓦斯等級為低瓦斯，采用中央并列式通風(fēng)方式，抽出式通風(fēng)方法，主、副井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井回風(fēng)。

礦井風(fēng)量：250m3/s；礦井負(fù)壓：初期(移交生產(chǎn)通風(fēng)容易時)522Pa；中后期(通風(fēng)困難時大約15年)：2689Pa。

2 方案比較與設(shè)備選型

針對礦井通風(fēng)要求并根據(jù)目前通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和現(xiàn)場實際運(yùn)行情況，經(jīng)多方案比較篩選后可供選擇的四種方案。

2.1 方案一

選用MAF型液壓動葉可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)是2000年沈陽鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司引進(jìn)德國TLT公司技術(shù)生產(chǎn)的，質(zhì)量體系完善，工裝器具齊全。風(fēng)機(jī)由剎車裝置、傳動裝置、集風(fēng)器、前導(dǎo)風(fēng)筒組、軸承組、主體風(fēng)筒、葉輪、后導(dǎo)風(fēng)筒組、擴(kuò)散器、消音器等組成。具有效率高，余量大，反風(fēng)效率高，鍛鋁合金葉片強(qiáng)度高、韌性大、抗腐蝕等優(yōu)點。在調(diào)節(jié)方式上，采用調(diào)節(jié)盤、調(diào)節(jié)臂技術(shù)，較方案四采用主齒散齒結(jié)構(gòu)更優(yōu)越。此外，風(fēng)機(jī)采用電機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)，較調(diào)節(jié)葉片角度反風(fēng)效率高，故障率低，對電機(jī)功率的要求低。其缺點是由于主電機(jī)安裝在出風(fēng)側(cè)，傳動軸需穿過擴(kuò)散塔與風(fēng)機(jī)葉輪連接，其尺寸較長，安裝對中困難，同時擴(kuò)散塔較高，為避免基礎(chǔ)的不均勻下沉，基礎(chǔ)處理難且工程量大。

2.2 方案二

選用ANN型軸流式礦井通風(fēng)機(jī)是Howden公司的產(chǎn)品，采用C型輪轂、比以往N型輪轂強(qiáng)度高，更安全可靠；風(fēng)機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)、運(yùn)行效率高、高效區(qū)域?qū)拸V。采用動葉可調(diào)調(diào)節(jié)方式，啟動力矩小，并可適時不停機(jī)調(diào)節(jié)葉片角度以適應(yīng)風(fēng)量負(fù)壓要求；該風(fēng)機(jī)采用反轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)時間短；結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，主電機(jī)安裝在進(jìn)風(fēng)側(cè)，傳動軸較短，便于安裝、維護(hù)；產(chǎn)品配帶集氣箱、電動百葉風(fēng)門、潤滑油站、風(fēng)壓測定裝置、消音器等，成套性強(qiáng)，噪音小。但是該風(fēng)機(jī)由于主要部件在國外生產(chǎn)備品備件價格比較高，加工時間比較長，另外Howden公司風(fēng)機(jī)應(yīng)用于國內(nèi)的個別礦井風(fēng)機(jī)(N型輪轂、鑄鋁葉片)出現(xiàn)過葉片損毀事故，改進(jìn)型的C型輪轂風(fēng)機(jī)其安全可靠性有待進(jìn)一步考察論證。

2.3 方案三

選用FBCDZ型礦用防爆對旋軸流式通風(fēng)機(jī)，屬國內(nèi)90年代中期開發(fā)的新產(chǎn)品，已在國內(nèi)礦井得到大量的應(yīng)用，其兩級葉輪既是工作輪又互為導(dǎo)葉，反轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)量較大，反風(fēng)時間較短；配帶風(fēng)門、消音器、擴(kuò)散筒，安裝簡單、施工周期短，維護(hù)工作量小；不需建風(fēng)機(jī)房、可露天布置。但由于通風(fēng)機(jī)電動機(jī)安裝在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)，需要裝設(shè)防爆電動機(jī)，電動機(jī)散熱較差，需專門設(shè)計，維護(hù)較困難。

2.4 方案四

選用GAF型軸流式礦井通風(fēng)機(jī)是80年代全套引進(jìn)TLT公司技術(shù)，由上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的。采用停機(jī)一次性整體調(diào)節(jié)葉片角度方式，反風(fēng)量大；產(chǎn)品配帶消音器、箱式風(fēng)門、軸承潤滑站、喘振報警裝置、通風(fēng)測定裝置等，成套性強(qiáng)。但由于主電機(jī)安裝在出風(fēng)側(cè)，傳動軸需穿過擴(kuò)散塔與風(fēng)機(jī)葉輪連接，其尺寸較長，安裝對中困難，同時擴(kuò)散塔較高，為避免基礎(chǔ)不均勻下沉，基礎(chǔ)處理難且工程量大；占地面積較大，安裝調(diào)試復(fù)雜，施工周期長，裝置設(shè)備多、維護(hù)量稍大。反風(fēng)時需調(diào)節(jié)葉片角度，操作時間長。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較：MAF礦用軸流式通風(fēng)機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)、運(yùn)行效率高、高效區(qū)域?qū)拸V，符合煤炭工業(yè)節(jié)能減排政策。因此設(shè)計推薦方案一，即選用MAF-3000/1695-1G型液壓動葉可調(diào)礦井軸流式通風(fēng)機(jī)2臺，1臺工作，1臺備用。配1250kW、10kV、740r/min交流異步電動機(jī)驅(qū)動。風(fēng)機(jī)采用液壓動葉可調(diào)調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)方便。風(fēng)機(jī)采用電機(jī)直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)方式，反風(fēng)風(fēng)量大。由于本礦井前后期負(fù)壓變化比較大，為提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點效率，初期采用半葉片數(shù)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點效率達(dá)81%；中后期全葉片數(shù)運(yùn)行，風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點效率達(dá)83%以上。通過調(diào)節(jié)前后期風(fēng)機(jī)葉片數(shù)量，前后期風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均在80%以上，無需再配置變頻器。

3 選型計算

3.1 通風(fēng)機(jī)需要產(chǎn)生的風(fēng)量

3.2 通風(fēng)機(jī)需要產(chǎn)生的負(fù)壓

3.3 通風(fēng)機(jī)的工況點

管網(wǎng)阻力系數(shù)

管網(wǎng)性能曲線方程

3.4 電動機(jī)選型

電動機(jī)軸功率：

選用Y6306-8(10kV，1250kW，745r/min)異步電動機(jī)一臺。

3.5 反風(fēng)工況點及電動機(jī)校驗

反風(fēng)時工況點校驗：

反風(fēng)時風(fēng)量及電機(jī)容量滿足要求。

3.6 供電及控制方式

10kV雙回路高壓電源引自礦井110/10kV主變電所不同母線段，380V雙回路引自工業(yè)場地變電所低壓不同母線段。通風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)由廠家配套，初期采用變頻控制。通風(fēng)機(jī)房選用風(fēng)機(jī)性能在線監(jiān)測系統(tǒng)一套，可隨時監(jiān)測通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、負(fù)壓等參數(shù)，同時通過礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)或計算機(jī)系統(tǒng)向調(diào)度室及有關(guān)單位傳輸運(yùn)行數(shù)據(jù)，以利安全和運(yùn)行管理。

4 結(jié)語

通風(fēng)設(shè)備是煤礦井下和地面空氣互換和流通的主要設(shè)備，關(guān)系到煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。煤炭通風(fēng)設(shè)備的好壞，不僅關(guān)系到礦井的經(jīng)濟(jì)利益還關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)和井下作業(yè)人員的生命安全。在礦井通風(fēng)設(shè)備選型中應(yīng)當(dāng)慎重考慮，確保其可靠性和安全性。

周瑜峰(1980-),男,漢族,畢業(yè)于太原理工大學(xué)本科采礦工程專業(yè),現(xiàn)在山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司大陽煤礦分公司工作,助理工程師。