礦井通風設備的選型方案探討及計算

周瑜峰

(山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

礦井通風設備的選型方案探討及計算

周瑜峰

(山西蘭花科技創業股份有限公司大陽煤礦分公司,山西晉城 048003)

文章結合某礦工程實際詳細介紹了礦井通風設備選型的方案比較以及選型計算過程,對今后煤礦企業通風設備選型工作具有一定的借鑒意義。

礦井 通風設備 選型

煤礦通風系統的主要作用就是保證煤礦井下空氣質量滿足國家相關部門規定的安全衛生標準，保證井下人員工作在一個具有足夠氧氣環境下，別且擔負著淡化井下瓦斯等有毒氣體并排出井外的任務，還可以降低井下工作面的空氣溫度，為生產工作創造良好的環境。煤礦通風系統安全可靠的運行關系到礦井的經濟利益和井下作業人員的生命安全，因此探討礦井通風設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方式，抽出式通風方法，主、副井進風，中央風井回風。

礦井風量：250m3/s；礦井負壓：初期(移交生產通風容易時)522Pa；中后期(通風困難時大約15年)：2689Pa。

2 方案比較與設備選型

針對礦井通風要求并根據目前通風機的性能參數和現場實際運行情況，經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型液壓動葉可調軸流式通風機是2000年沈陽鼓風機(集團)有限公司引進德國TLT公司技術生產的，質量體系完善，工裝器具齊全。風機由剎車裝置、傳動裝置、集風器、前導風筒組、軸承組、主體風筒、葉輪、后導風筒組、擴散器、消音器等組成。具有效率高，余量大，反風效率高，鍛鋁合金葉片強度高、韌性大、抗腐蝕等優點。在調節方式上，采用調節盤、調節臂技術，較方案四采用主齒散齒結構更優越。此外，風機采用電機反轉反風，較調節葉片角度反風效率高，故障率低，對電機功率的要求低。其缺點是由于主電機安裝在出風側，傳動軸需穿過擴散塔與風機葉輪連接，其尺寸較長，安裝對中困難，同時擴散塔較高，為避免基礎的不均勻下沉，基礎處理難且工程量大。

2.2 方案二

選用ANN型軸流式礦井通風機是Howden公司的產品，采用C型輪轂、比以往N型輪轂強度高，更安全可靠；風機技術性能先進、運行效率高、高效區域寬廣。采用動葉可調調節方式，啟動力矩小，并可適時不停機調節葉片角度以適應風量負壓要求；該風機采用反轉反風，反風時間短；結構設計合理，主電機安裝在進風側，傳動軸較短，便于安裝、維護；產品配帶集氣箱、電動百葉風門、潤滑油站、風壓測定裝置、消音器等，成套性強，噪音小。但是該風機由于主要部件在國外生產備品備件價格比較高，加工時間比較長，另外Howden公司風機應用于國內的個別礦井風機(N型輪轂、鑄鋁葉片)出現過葉片損毀事故，改進型的C型輪轂風機其安全可靠性有待進一步考察論證。

2.3 方案三

選用FBCDZ型礦用防爆對旋軸流式通風機，屬國內90年代中期開發的新產品，已在國內礦井得到大量的應用，其兩級葉輪既是工作輪又互為導葉，反轉反風，反風量較大，反風時間較短；配帶風門、消音器、擴散筒，安裝簡單、施工周期短，維護工作量小；不需建風機房、可露天布置。但由于通風機電動機安裝在風機輪轂內，需要裝設防爆電動機，電動機散熱較差，需專門設計，維護較困難。

2.4 方案四

選用GAF型軸流式礦井通風機是80年代全套引進TLT公司技術，由上海鼓風機廠生產的。采用停機一次性整體調節葉片角度方式，反風量大；產品配帶消音器、箱式風門、軸承潤滑站、喘振報警裝置、通風測定裝置等，成套性強。但由于主電機安裝在出風側，傳動軸需穿過擴散塔與風機葉輪連接，其尺寸較長，安裝對中困難，同時擴散塔較高，為避免基礎不均勻下沉，基礎處理難且工程量大；占地面積較大，安裝調試復雜，施工周期長，裝置設備多、維護量稍大。反風時需調節葉片角度，操作時間長。

經技術經濟綜合比較：MAF礦用軸流式通風機技術性能先進、運行效率高、高效區域寬廣，符合煤炭工業節能減排政策。因此設計推薦方案一，即選用MAF-3000/1695-1G型液壓動葉可調礦井軸流式通風機2臺，1臺工作，1臺備用。配1250kW、10kV、740r/min交流異步電動機驅動。風機采用液壓動葉可調調節方式，調節方便。風機采用電機直接反轉反風方式，反風風量大。由于本礦井前后期負壓變化比較大，為提高風機運行工況點效率，初期采用半葉片數運行，風機運行工況點效率達81%；中后期全葉片數運行，風機運行工況點效率達83%以上。通過調節前后期風機葉片數量，前后期風機運行效率均在80%以上，無需再配置變頻器。

3 選型計算

3.1 通風機需要產生的風量

3.2 通風機需要產生的負壓

3.3 通風機的工況點

管網阻力系數

管網性能曲線方程

3.4 電動機選型

電動機軸功率：

選用Y6306-8(10kV，1250kW，745r/min)異步電動機一臺。

3.5 反風工況點及電動機校驗

反風時工況點校驗：

反風時風量及電機容量滿足要求。

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雙回路引自工業場地變電所低壓不同母線段。通風機的控制系統由廠家配套，初期采用變頻控制。通風機房選用風機性能在線監測系統一套，可隨時監測通風機的風量、負壓等參數，同時通過礦井安全監測系統或計算機系統向調度室及有關單位傳輸運行數據，以利安全和運行管理。

4 結語

通風設備是煤礦井下和地面空氣互換和流通的主要設備，關系到煤礦企業的安全生產。煤炭通風設備的好壞，不僅關系到礦井的經濟利益還關系到礦井的安全生產和井下作業人員的生命安全。在礦井通風設備選型中應當慎重考慮，確保其可靠性和安全性。

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