多級機站通風系統(tǒng)能耗分析

王文才　張根源　蘇彥斌　趙曉坤　王鑫宙　趙　宇

(1.內(nèi)蒙古科技大學礦業(yè)研究院；2.山東省產(chǎn)品質量檢驗研究院))

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多級機站通風系統(tǒng)能耗分析

王文才1張根源1蘇彥斌1趙曉坤1王鑫宙1趙宇2

(1.內(nèi)蒙古科技大學礦業(yè)研究院；2.山東省產(chǎn)品質量檢驗研究院))

摘要利用通風系統(tǒng)的模擬試驗，測量巷道通風時各個分支的壓力，計算出不同通風方式的能耗及綜合節(jié)能效益，確定最佳的通風方式，對于具有相似通風條件的礦井具有指導意義。

關鍵詞多級機站通風能耗

多級機站通風系統(tǒng)是以主輔通風機聯(lián)合作業(yè)、壓抽混合式以及多臺通風機并聯(lián)作業(yè)為基礎的通風技術，在我國地下礦山應用較為普遍，如大冶鐵礦龍洞采區(qū)、梅山鐵礦和金川鎳礦二礦區(qū)等。與統(tǒng)一通風相比較，多級機站通風系統(tǒng)具有通風機效率高、有效風量利用率高、耗電少等優(yōu)點。

1　礦井多級機站通風系統(tǒng)的能耗特性

根據(jù)通風理論可知，礦井通風系統(tǒng)能耗

(1)

(2)

(3)

式中，η1為電動機效率；η2為通風機效率；η3為電動機與通風機的傳動效率;Qc為礦井有效風量;ξ為礦井漏風率；R為礦井總風阻。

由式(3)可見，在Qc一定的情況下，礦井多級機站通風系統(tǒng)的能耗N是由多個因素綜合影響決定的。

2　通風網(wǎng)絡能耗試驗

2.1試驗裝置

如圖1所示，所有巷道斷面的寬度和高度分別為Bm= 0.25 m，Hm= 0.175 m，斷面積Sm=0.045 m2；巷道2的長度L2=1 m。根據(jù)礦井通風的實際情況，確定巷道2的風量Q=0.457 m3/s。

圖1　通風系統(tǒng)

圖1(a)、圖1(b)都是分支，1處為風流進口，3處為風流出口，分支3處為抽出式風機，分支1為壓入式風機。

2.2試驗數(shù)據(jù)及分析2.2.1多級機站通風

按照圖1(a)所示的通風方式,連接設備并啟動通風機開始試驗，在1，2，3 3個測點處，采用補償式微壓計每5 min測量各點的壓力，直到數(shù)值穩(wěn)定。測點的壓力見表1。

表1　礦井巷道各測點風流壓力

從表1中可以看出，3個點壓力不斷升高，最后趨于穩(wěn)定，測點1和測點3的風流壓力相近，因為測點1和測點3各有1個風機，屬于多級機站通風，測點2處的風流壓力遠遠大于測點1和測點3。表2為圖1(a)中各分支的風量。

表2　礦井巷道各分支風量

從表2中可以看出，分支3的風量小于分支1和分支2的風量，這是因為各個分支存在漏風現(xiàn)象，使風流由進風口1流到出風口3的途中出現(xiàn)了風量的損失。

2.2.2單一風機通風

按照圖1(b)的通風方式試驗，在2，3兩個測點處用補償式微壓計測量其壓力，每5 min測量一次，直到數(shù)值穩(wěn)定。不同測點的壓力記錄見表3。

表3　礦井巷道各測點風流壓力

從表3可以看出，測點2和測點3的風流壓力都是隨著時間的延長不斷變大直至穩(wěn)定，測點2的風流壓力較小，測點3的風流壓力較大，因為測點3處有抽出式通風機，且通風巷道中存在漏風所致。

分支2、分支3風量測量數(shù)據(jù)見表4。

表4　風流穩(wěn)定后礦井巷道各分支風量

從表4可以看出，分支2中的風量大于分支3中的風量，這是因為分支1處是進風端，由于巷道中漏風，所以風量有所損失。

礦井通風節(jié)能的經(jīng)驗表明,把礦井通風系統(tǒng)改造工程與新型通風機的推廣結合起來應用,不僅可以改良井下的作業(yè)環(huán)境,還能提高通風效率,能夠達到較好的節(jié)能效益。

這兩種通風方式分支2的風量是基本相等的，符合比較條件。

根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算，圖1(b)中的通風方式改造成圖1(a)通風方式，總節(jié)能效益15.2%。

3　結　論

通過計算可知，多級機站通風方式比單一風機通風方式更為節(jié)能，其綜合節(jié)能效益的估算方法為通風系統(tǒng)改造工程的決策提供了依據(jù),并可根據(jù)各項措施所起作用的重要程度和經(jīng)濟代價的大小,選定最佳的改造方案。

參考文獻

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(收稿日期2016-05-03)

王文才(1964—)，男，教授，博士研究生導師，博士，014010 內(nèi)蒙古包頭市昆都侖區(qū)阿爾丁大街7號。