通風系統經濟運行的潛力分析

于廣鵬　邸　冬

(巴彥淖爾西部銅業有限公司)

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通風系統經濟運行的潛力分析

于廣鵬邸冬

(巴彥淖爾西部銅業有限公司)

摘要礦井主扇是連續運行的大功率設備,耗電量占企業總能耗的20%～30%。在深度分析某礦山生產特性的基礎上，通過合理控制風量和降低風阻，挖掘礦井通風系統節能降耗的潛力，在滿足生產需求的前提下，實現了系統的經濟運行。

關鍵詞通風系統風量控制總風阻經濟運行

獲各琦銅礦井下采用負壓通風，中央多路進風兩翼回風,即兩翼對角式的通風網絡結構。中央進風井主要為1#、2#、3#副井，主斜坡道多路進風；回風井主要為兩翼2#、4#回風井，中段通風網絡結構采用錯位平行雙巷式，本中段回風巷道主要布置在上中段下盤運輸巷下方10 m處，距礦體約15 m[1]。

主扇采用湘潭風機廠生產的軸流對旋式風機，風機型號：FBCDZ-10-No.29 2×250 kW。風機采用地表布置，具備變頻和工頻兩種啟動方式。現有通風系統為2010年優化改造后，按400萬t產能設計，目前全礦產能為235萬t，能滿足生產能力。通過對礦山生產狀況的深度分析，發現通風系統具備較大的節能潛力，因此對系統運行優化調整。

1通風系統經濟性運行分析

通風機耗電量計算[2]：

(1)

(2)

式中，H為通風網絡阻力，Pa；Q為通風機風量， m3/s；R為礦井通風阻力，N·s2/m8；η為通風機總效率；t為主扇運行時間，h；α為摩擦阻力系數，N·s2/m4；L為巷道長度，m；P為巷道周長，m；S為巷道面積，m2。

通過分析，影響系統經濟性的指標主要有:①礦井總回風量；②通風系統的礦井總風阻；③運行時間和通風機效率。由于主扇運行時間及效率挖掘潛力較小，將結合該礦通風系統現狀，重點分析風量和總風阻在經濟運行方面的潛力。

2總風量經濟性分析

根據電耗與風量之間的關系，加大供風量導致電耗上升，通風成本增加。以該礦400萬t產能進行通風系統設計，在降低總風量方面仍有較大的空間。

重新校核全礦需風量[3]：

(3)

式中，Qx為通風單元或通風系統需風量；Qs為備采工作面需風量；Qd為掘進工作面需風量；Qr為硐室需風量；Qh為其他地點需風量。

表1　全礦需風量核算

經過核定，全礦需風量控制在365.16 m3/s以內，即可滿足現場生產需求。

由于礦山生產實行三八作業制，每個班次進行不同的作業，針對每日不同的生產動態詳細核算需風量，作為主扇運行頻率調整的重要依據。見表2。

表2　三班制作業情況統計

通過對生產作業規律摸底調查，發現早班作業人員最多，設備運行也最為頻繁，每日鑿巖爆破也集中在此段時間，以全礦需風量作為早班的配風風量；中班和夜班不進行鑿巖作業，主要以機械設備出礦出渣為主，風量核定主要以人員和無軌設備功率的配風量作為計算指標，柴油鏟運機主要功率為63和93 kW，依據《金屬非金屬礦山安全規程》，配風量為4 m3/(min·kW)，取柴油鏟運機配風量6 m3/s。中班夜班風量核算見表3，主扇各頻率段風量實測見表4。

表3　中班夜班風量核算

表4　主扇各頻率段風量實測

依據重新核定的全礦需風量365.16 m3/s，通過對幾個不同頻率總回風進行測定,當頻率為30 Hz時,2#風井總回風量為186 m3/s，兩條回風井總風量約370 m3/s，萬噸配風量為1.64 m3/s，滿足重新核定后的需風量要求。針對現有生產實際情況，對4臺主扇運轉頻率進行調整，由于該礦井下漏風較大，因此將30 Hz作為最低保障運行頻率。具體運行頻率見表5，調頻調整前后主扇月度能耗統計見圖1。

表5　調整前后各頻率段對照

圖1　2014年與2015年主扇能耗對照

從圖中不難看出，在風量重新核定后對主扇運行頻率進行調整，能耗差距非常明顯，截止到2015年9月份統計，電耗同比節約262.94萬kWh，本地區電費為0.58元/kWh，前9個月電費節約152.5萬元，預計全年電費節約超過200萬元。

3降低總風阻經濟性分析

該礦為負壓通風，回風段總風阻占全礦風阻的40%以上。通過分析，確定1 690 m中段2#風井倒段巷道具備良好的經濟性優化的潛力。

此處巷道斷面過小，經濟斷面有兩種方案：在現有巷道斷面上刷擴，巷道刷擴見表6；利用現有老舊巷道進行構筑物調節，形成并聯雙巷，巷道刷擴見表7。

表6　2#風井1 690 m倒段擴刷巷道經濟斷面計算

注：電費為0.58元/kWh；刷擴費為350元/m3。

表7　2#風井1 690 m倒段并聯雙巷經濟斷面計算

注：電費為0.58元/kWh；工程費為350元/m3。

通過2個方案對比不難看出，方案2在運行成本上更加有利，由于此段巷道為永久巷道,經濟效益將伴隨整個礦山生命周期。

4結論

①通過采取上述兩項措施對通風系統優化調整，年功耗大大降低，有效節省了電費；②通風系統設計往往以礦山巔峰產能為設備選型依據，較多礦山極少能夠達到最終設計產能，因此配風量偏大較多，重新核定后產生較為理想的能耗節約空間；③在系統優化過程中往往忽略巷道斷面的經濟性優化，無論是新建礦井還是已有礦井，往往都存在巷道經濟性斷面分析不足的問題，如礦井為負壓通風，井巷的經濟性往往需要較多考慮回風段風路；④鑒于礦山的生產作業規律，在循環班次內靈活調整主扇運行頻率，具有較大的節能效率。

參考文獻

[1]江西理工大學.巴彥淖爾西部銅業有限公司獲各琦銅礦通風系統優化設計研究報告[R].贛州：江西理工大學,2007.

[2]吳超，王文才，王海寧，等．礦井通風與空氣調節[M]．長沙：中南大學出版社，2008．

[3]胡漢華．礦井通風系統設計-原理、方法與實例[M]．北京：化學工業出版社，2010.

(收稿日期2015-10-27)

于廣鵬(1986—)，男，工程師，015000 內蒙古巴彥淖爾市解放路2號。