礦井主通風(fēng)機節(jié)能研究的現(xiàn)狀與展望

張哲

摘 要：作為礦井通風(fēng)的主要動力，礦井通風(fēng)機因工作時間長、功率大而耗電量也較大。因此，研究礦井主通風(fēng)機節(jié)能就有了非常重要的現(xiàn)實性意義。本文在研究煤礦主通風(fēng)機節(jié)能現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對未來發(fā)展趨勢也做出了美好的觀望，以供同行參閱。

關(guān)鍵詞：煤礦；主通風(fēng)機；節(jié)能降耗；現(xiàn)狀；展望；平均效率

據(jù)相關(guān)研究不完全統(tǒng)計：煤礦主通風(fēng)機電耗大約占據(jù)煤礦企業(yè)整體電耗的20%左右。這一數(shù)據(jù)表明礦井主通風(fēng)機節(jié)能有著很大的空間。而研究數(shù)據(jù)還表明：我國重點煤礦所使用的大概1000多臺主通風(fēng)機平均效率大于60%的占據(jù)不到2%的份額，而平均效率處于50%-60%之間的約占據(jù)57%。這些數(shù)據(jù)再一次說明煤礦企業(yè)主通風(fēng)機節(jié)能降耗，實現(xiàn)經(jīng)濟運行極有必要。

一、礦井主通風(fēng)機節(jié)能研究的現(xiàn)狀

（一）主通風(fēng)機主體

在主通風(fēng)機方面，當(dāng)前我國煤礦企業(yè)的主要節(jié)能降耗應(yīng)對措施為研制高效的風(fēng)機，同時改造并更新老舊的低效風(fēng)機，強化對主通風(fēng)機的日常維護與管理，選擇合理的風(fēng)機調(diào)節(jié)方案。運用三元流動理論研制高效的三元葉輪。三元流動理論貫穿于葉片擴壓器靜止元件設(shè)計的始終，擴大通風(fēng)機的高效區(qū)，以確保風(fēng)機即便是在變負(fù)荷條件下也能夠高效運轉(zhuǎn)，提升通風(fēng)機的效率。結(jié)合工作現(xiàn)場的使用情況綜合考慮使用風(fēng)量、風(fēng)壓以及運行中的變化工況，選擇合理的節(jié)能方案。選型設(shè)計主要著重于電機和主通風(fēng)機的正確選擇，除了需要考慮安全性影響因素，還需要考慮運行的經(jīng)濟性。此外，日常要強化對主通風(fēng)機的維護與管理制度。樹立安全運行、節(jié)能穩(wěn)定的理念，定期進行維護、檢修工作，確保主要設(shè)施以及通風(fēng)設(shè)備安裝、施工保質(zhì)保量。定期進行測試風(fēng)機，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，確保主通風(fēng)機始終處于高效運轉(zhuǎn)狀態(tài)之中。

（二）通風(fēng)網(wǎng)路

通風(fēng)網(wǎng)路要確保合理設(shè)置，以增加通風(fēng)斷面、減少漏風(fēng)為主要原則。通風(fēng)網(wǎng)路的管線布置要盡量縮短，以簡單為主。主通風(fēng)機的僅出口段前后面的直管段L0應(yīng)該確保大于2.5Dg，如果中間遇到急轉(zhuǎn)彎可以適當(dāng)加裝整流柵或者導(dǎo)流葉片。加裝薄板導(dǎo)流葉片的直角彎頭局部阻力系數(shù)為0.4，而無導(dǎo)流葉片則為1.1，導(dǎo)流葉片如果呈流線月牙形則為0.25。試驗表明，進口彎頭會影響煤礦主通風(fēng)機的性能，特別是對前向風(fēng)機。要注意修復(fù)并清理漏堵巷道，以增加通風(fēng)斷面，保持網(wǎng)路通暢。逐段測定分析煤礦主通風(fēng)網(wǎng)路的通風(fēng)阻力，找到高阻力段，采取相應(yīng)的措施降低網(wǎng)路阻力。在這里主要指的是減少局部和沿程阻力。

（三）主通風(fēng)機特性與通風(fēng)網(wǎng)路特性的匹配性

煤礦礦井主通風(fēng)機高效運轉(zhuǎn)只能表明效率高，并不能證明節(jié)能好。主通風(fēng)機能否實現(xiàn)節(jié)能降耗很大程度上取決于主通風(fēng)機特性與通風(fēng)網(wǎng)路特性的匹配性。匹配性好，節(jié)能效率才越好。通過使用技術(shù)手段進行輔助測定，確定煤礦礦井內(nèi)主通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)特性以及通風(fēng)阻力的分布情況，而后按照礦井的需風(fēng)量，適當(dāng)改變通風(fēng)網(wǎng)路和主通風(fēng)機的運行特性，使煤礦主通風(fēng)機性能與通風(fēng)網(wǎng)路保持最佳匹配狀態(tài)，使通風(fēng)機運行實現(xiàn)經(jīng)濟合理性。

（四）其他輔助裝置

當(dāng)電機負(fù)荷過低，或者功率因數(shù)過低，可以按照主通風(fēng)機的實際運轉(zhuǎn)情況適對電機加以適當(dāng)調(diào)整，或者直接更換，以此提升電機的負(fù)荷率，且這個負(fù)荷率最好保持在0.75以上。對防爆蓋和反風(fēng)設(shè)施的改造將以盡量降低防爆蓋和反風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)到最低限度，并將鋼絲繩的長度調(diào)整到合理的長度，恢復(fù)閘門位置。在改造不合理的風(fēng)硐時，要主要確保尺寸和結(jié)構(gòu)的設(shè)計要科學(xué)、合理，保證風(fēng)速處于10-15m/s之間。盡量選擇半圓形或者圓形的風(fēng)硐的斷面，且表面要確保阻力系數(shù)不要太大，要具有一定的光潔度。改造風(fēng)硐時必須保證施工質(zhì)量，可以選擇井筒與風(fēng)硐直接連接的方式來減少彎頭的數(shù)量。將風(fēng)硐中的障礙物清除掉，保持風(fēng)硐內(nèi)總阻力不超過200Pa，同時不能大于礦井整個通風(fēng)系統(tǒng)阻力的10%。

針對不合理的擴散器，要進行精心設(shè)計與改造。要注意擴散角不能改造過量。改造時注意將擴散器出入口的面積之比維持在3-4之間，對離心風(fēng)機靠近氣流和動輪出口速度切線方向的一側(cè)擴散角應(yīng)該保持在12°-14°，另一側(cè)擴散角應(yīng)該保持在8°-10°。若擴散器內(nèi)加裝消音器，為了有效減少通風(fēng)阻力，可以適當(dāng)增加通風(fēng)斷面。立式擴散器在有平向立轉(zhuǎn)時，要以45°傾角為最佳。

二、礦井主通風(fēng)機節(jié)能研究的展望

煤礦礦井主通風(fēng)機節(jié)能研究是一項十分復(fù)雜的工作，其概念較為廣泛，而國內(nèi)當(dāng)前對主通風(fēng)機節(jié)能的研究主要著眼于通風(fēng)機主體、通風(fēng)網(wǎng)路以及通風(fēng)機主體與通風(fēng)機網(wǎng)路二者特性的匹配性這三方面。筆者認(rèn)為，礦井主通風(fēng)機的節(jié)能需要從兩個大方向著手，一，技術(shù)層面；二，管理層面。技術(shù)與管理兩者要雙管齊下，才能做好節(jié)能降耗工作。就技術(shù)層面而言，通過技術(shù)進行測定、分析，尋找設(shè)計方案的可供優(yōu)化策略，并結(jié)合煤礦的實際狀況選擇較為經(jīng)濟可行的節(jié)能降耗方案。從管理層面來講，方案的設(shè)計到實施過程，均需要加強監(jiān)督，確保節(jié)能降耗措施落實到位。此外，除了上述幾個方面外，筆者建議對煤礦礦井主通風(fēng)機的節(jié)能研究可以從以下幾個方面著手：節(jié)能降耗的同時重視對生態(tài)環(huán)境的保護，設(shè)計方案要考慮環(huán)境污染因素；構(gòu)建較為科學(xué)、合理且又符合實際運行情況的通風(fēng)節(jié)能經(jīng)濟技術(shù)評價體系；結(jié)合技術(shù)水平的發(fā)展，積極尋求新技術(shù)在礦井主通風(fēng)機領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

三、結(jié)語

從當(dāng)前我國煤礦企業(yè)礦井主通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)情況來看，從節(jié)能降耗角度考慮，主要問題在于通風(fēng)機主體、通風(fēng)網(wǎng)路、通風(fēng)機特性與礦井通風(fēng)網(wǎng)路特性的匹配性以及所有和通風(fēng)相關(guān)安全、機械、電氣等的輔助裝置。這些問題導(dǎo)致煤礦礦井主通風(fēng)機能耗居高不下，這就需要我們通過仔細(xì)分析并堅定落實相應(yīng)策略以提升節(jié)能降耗效益。

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