煤礦礦井主扇風機選型設計及應用實踐

唐衛國（廣西壯族自治區右江礦務局有限公司）

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煤礦礦井主扇風機選型設計及應用實踐

唐衛國（廣西壯族自治區右江礦務局有限公司）

礦井主要通風機是煤礦生產中的重要固定設備，它擔負著向井下輸送新鮮空氣、排除有毒有害氣體、創造良好生產環境、確保礦井安全的重任，通過對礦井主扇風機的選型設計，合理選擇風機型號，既保證了礦井總風量，又節省了電費。

主要通風機；選型；應用

前言

以廣西右江礦務局有限公司水埠煤礦為例介紹主扇風機選型步驟及計算。水埠煤礦通風方式為中央并列式，通風方法為抽出式，主斜井為進風井，副斜井為回風井，副斜井在基建期安裝2臺FBCDZ-6-No15型軸流式主要通風機，配備電機電壓為380/660V，功率為2×45kW，風量范圍為1398～2658m3/ min，額定轉速為r/min。

水埠煤礦由于即將轉入礦井試運行和生產階段，通風不足的矛盾日益突出，因此對礦井主要通風機進行選型更換尤為重要。

1　目前井下生產狀況和配風情況

目前礦井需風地點有3個掘進頭，其中2個掘進頭為回采工作面生產巷道，1個掘進頭為開拓巷道、一個中央變電所及5條聯絡巷。由于掘進工作面瓦斯絕對涌出量大，均使用2×15kW向掘進工作面面供風，三臺局扇的吸風量在1000m3/ min左右，中央變電所120m3/min，5條聯絡巷共用風300m3/ min左右。經對礦井進行風量測定，總進風量為1488m3/min，總回風量1612m3/min，礦井負壓0.63kPa，基本滿足目前基建需要。

2　礦井通風困難時期風量計算

2.1礦井風量計算

礦井需要風量按采掘工作面、硐室及其他用風巷道等用風地點分別計算，包括按規定配備的備用工作面需要風量，計算公式如下。

式中：Qra——礦井需要風量，m3/min；

∑Qcf——采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min；

∑Qhf——掘進工作面實際需要風量總和，m3/min；

∑Qur——硐室實際需要風量總和，m3/min；

∑Qsc——備用工作面實際需要風量，m3/min；

∑Qrl——礦井除了采、掘、硐室地點以外的其他行人巷道實際需要風量總和，m3/min；

Kaq——礦井通風需風系數（抽出式K礦通取1.15～1.2，壓入式K礦通取1.25～1.3）。

2.2礦井通風困難時期風量計算

根據采掘布局安排，通風困難時期安排2個回采工作面，1個備用工作面 （搬家時會造成一個回采面和一個備采面同時用風），4個掘進頭同時施工。

2.2.1采面工作面風量計算

每個采煤工作面實際需要風量，應按工作面氣象條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人員和爆破后的有害氣體產生量等規定分別進行計算，然后取其中最大值，經計算和驗算，2個回采工作面共需要風量956m3/min。

2.2.2掘進工作面風量計算

每個掘進工作面實際需要風量，按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人員、爆破后的有害氣體產生量以及局部通風機的實際吸風量等規定分別進行計算，然后取其中最大值。根據生產安排，通風困難時期安排2個煤巷掘進，2個巖巷掘進（開拓巷道），經計算共需要風量1202m3/min。

2.2.3硐室需要風量計算

通風困難時期，井下硐室量沒有變化，一采區采面設備因距離中央變電所近，該從中央變電所直供，一采區變電所設備搬至二采區，則硐室需風量為308m3/min。

2.2.4其他巷道需要風量計算

通風困難時期，井下預其他用風巷道經驗算，共需要風量為317m3/min。

綜上所述，礦井通風容易時期需要風量計算如下：

則礦井通風容易時期礦井實際需要風量為3627m3/min。

3　礦井風壓及等積孔計算

表1　礦井通風困難時期風壓計算表

經驗算，井巷風速符合《煤礦安全規程》的規定，礦井通風容易時期等積孔為1.63A/m2，通風困難時期等積孔為1.59A/ m2，屬于通風阻力中等礦井。

4　風機選型

4.1風機風量及負壓

綜上所述，水埠煤礦主要通風參數如表2。

表2　

則風機所需風量及負壓

通風容易時期：Q1=50.9m3/s

通風困難時期：Q2=60.4m3/s

△H1、△H2為通風設備及附屬裝置及出口動壓損失之和，取250Pa，由于海拔高度不超過1000m，井深不超過400m，且進風井和回風井的高差也不超過150m，因此不考慮自然風壓的影響。

4.2風機選型

根據礦井風量負壓的變化，根據風機特性曲線，選用FBCDZ-6-№17B型隔爆軸流式通風機二臺，一臺工作，一臺備用。該型號風機風量范圍在31.7～77.5m3/s之間，風壓范圍在843～3062Pa之間。

圖1　風機特性曲線及網絡特性曲線圖

風機特性曲線及網絡特性曲線見圖1，由所需風機的風量和負壓得通風網路阻力系數：R=H/Q2

根據通風網路特性曲線方程：H=RQ2

在風機特性曲線上作網絡特性曲線得風機運轉工況點：

通風容易時期工況點M：Qm1=50.8m3/s，Hm1=1649.8Pa，ηm1= 0.78。

通風容易時期工況點 M：Qm2=60.4m3/s，Hm2=2184.72Pa，ηm2=0.80。

4.3通風機軸功率計算

根據計算結果，該風機配套電機型號為YBF2-315L1-6，配備2×110kW電機，電動機采用全壓直接起動，其容量能夠滿足風機正常起動要求。

風機通風容易時期工況點軸功率為：

該時風機的軸功率最大為132kW＞107.4kW

風機通風困難時期工況點軸功率為：

重力加速度：取g=9.81m/s2；

該時風機的軸功率最大為195kW＞164.8kW

傳動效率：電機與風機為直聯，取η=1。

4.4風機功率驗算

風機反風風量為：

風機反風負壓為：

則反風軸功率：

傳動效率電機與風機為直聯，取η=1；

反風效率ηF1、ηF2取0.19、0.18；

所選電動機容量滿足反風要求。

根據計算結果，在風量負壓較大的通風困難時期，滿足《煤炭工業礦井設計規范》，所配電機滿足通風要求。

5　應用實踐及結論

水埠煤礦FBCDZ-6-№17B型隔爆軸流式通風機出廠時葉片角度為41°/32°（風機最大角度49°/40°），該時風機風量范圍41.5～64.6m3/s，風壓2878～901Pa。主扇風機更換后，在礦井聯合試運行期間，通過對1#和2#主扇風機分別進行性能測定，采用變頻調速情況下，當頻率達到最高50Hz時，礦井總進風量分別達到3634m3/min，3689m3/min；礦井總回風量分別達到 3764m3/min，3833m3/min；礦井風壓分別達到 2288.5Pa，2352.4Pa。通過對風機選型、應用和性能測試，主扇風機處在高效運行狀態下，風量風壓均能滿足礦井通風困難時期用風需求，同時又是最經濟的用電消耗。

［1］《地方煤礦實用手冊》.地質出版社，1989.

［2］《煤礦總工程師工作指南》.煤炭工業出版社，1990.

［3］《煤炭工業礦井設計規范》.中國煤炭建設協會，2006.

［4］《水埠礦礦井初步設計》.廣西工業設計院，2013.

2016-4-2

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2095-2066（2016）12-0115-02