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1、江西煤炭科技2011年第1期JIANGXICOALSCIENCETECHNOLOGYNO112011风量调节在七台河矿区的应用与探究解贵生于辉华龙煤股份公司七台河分公司通风技术部黑龙江七台河154600摘要:在矿井通风网络中矿井通风的调节对煤矿安全生产非常重要通过通风设施、主扇设备状况进行矿井风量调节使通风系统更合理、稳定、可靠保证安全生产。关键词:通风设施主扇风窗变频调节中图分类号:TD722文献标识码:B文章编号:1006-2572201101-0022-03ProbeintoApplicationofAirVolumeControlinQitaiheMiningAreaXieGuishe
2、ngYuHuihuaVentilationTechnologyDeptQitaiheBranchLongmayMiningGroupCo.LtdQitaiheHeilongjiang154600Abstract:Inaccordancewiththeimportanceofventilationcontroltosafetyproductionintheventilationnetworkofminetheauthorspresentsthewayofairvolumecontrolaccordingtothestatusofventilationequipmentandmainfanwhic
3、hwouldrealizerationalstableandreliableventilationsystemandguaranteesafetyproduction.Keywords:ventilationequipmentmainfanwindscreensfrequencyregulation.七台河矿区是一个具有50多年开采历史的矿区现有12个矿60对生产井口目前有高瓦斯矿井8对低瓦斯矿井52对随着生产水平延深矿井的瓦斯涌出量明显增大由于深部矿压加大造成回风巷道变形通风断面缩小通风阻力加大给矿井通风工作带来一定难度。自2004年以来公司对各矿进行了通风系统改造进行了通风系统的优化取得了
4、较好的效果实现了安全稳定生产。随着煤矿开采规模加大矿井延深、自然条件、地压、地热、瓦斯涌出等因素的变化莫测矿井通风需要及时调节降低通风阻力提高通风能力与经济效益是一项长期性的工作。矿井风量调节的措施多种多样按其调节的范围可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看可分为增能调节、耗能调节和节能调节。1局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各工作面间采区之间或生产水平之间的风量调节。七台河矿区主要应用增加风阻调节法和降低风阻调节法。1.1增加风阻调节法增加风阻调节法是以并联网路中阻力较大的分支阻力值为依据在阻力较小的分支中增加一项局部阻力使并联各分支阻力达到平衡。以保证风量按需供应。增
5、加风阻调节是一种耗能调节法其中使用最多的是调节风窗调节风窗由于其调整风量大在生产过程中使用最多。增加风阻调节法具有简单、易行等优点是采区内巷道间的主要调风措施。但增阻调节法会增加矿井总风阻导致矿井总风量下降否则就得改变主要风机风压特性曲线以弥补增阻后总风量的减少。如图1所示并联风网如果网路2中风量不足可在网路1中设置调节风窗调节风窗产生的阻力R。图1并联网路增阻调节网路图增加风阻调节法对风机工况的影响增阻调节的网络图解示意图如图2所示。图中F为风机特性曲线R1-R4为阻力特性曲线。风机特性曲线F克服分支3、4的阻力后其剩余或转移特性曲线为F对并联分支1、2工作。并联阻力特性曲线R12与F的交点
6、为M风机实际工况点为N风机风量为Q1、2分支分配的风量分别为Q1和Q2。当Q2不能满足需要时增加分支1中的风阻至R1?22?1、2分支的并联阻力特性曲线为R12它与F的交点为M风机实际工况点为N风机风量为Q1、2分支分配的风量分别为Q1和Q2。由图2可见1分支增阻后风量减少Q1Q1-Q12分支风量增加Q2Q2-Q2并且Q2Q1二者的差值等于风机风量在增阻调节前后的差值即Q1-Q2Q-Q。因此在主干风路中增阻调节时必肟悸侵魍缁缌康谋浠裨蚩赡艹鱿址缌坎荒苈阈枰那榭觥?增加风阻调节对风机工况的影响七台河分公司新富煤矿三井始建于1985年设计能力9万t/a矿井共有67上、67、69三层煤使用FBCDZ
7、-6NO16号对旋主扇实际入风量1618m3/min同时回采67、69右八片时67右八片采煤走向170m而69右八片采煤走向930m根据实际需要在67右八片采煤上巷施工调节风窗增加阻力才能保证69右八片采煤风量达到340m3/min实现安全生产。增阻调节法的优点是简便、经济、易行。但由于它增加了矿井总风阻矿井总风量要减少因此这种方法只适于服务年限不长调节区域的总风阻占矿井总风阻的比重不大的区范围内。对于矿井主要风路特别是在阻力搭配不均的矿井两翼调风则尽量避免采用。否则不但不能达到预期效果还会使全矿通风恶化。1.2降低风阻调节法降低风阻调节法与增加风阻调节法相反。为了保证风量的按需分配当两并联巷
8、道的阻力不相等时以小阻力分支为依据。设法降低大阻力巷道的风阻使风网达到阻力平衡。降低通风阻力的方法:1合理布局生产、使通风系统处于最佳状态。通风系统改选与其他生产环境改造相结合做到均衡生产简化通风系统2降低通风网络阻力。如加强巷道维修采取经济断面巷道对高阻力路线应采用分区通风、增加并联网络、改变流向、开掘新风路、另打新风井等到措施3提高风机附属装置的综合效率。摸清矿井主扇装置存在的问题扩散器、调节风门的风压损耗以及漏风情况然后对症下药进行了治理。调节风门尽量不用或少用。风硐过长或过窄耗损风压严重的要采取措施扩大抹圆拐弯安设导流板。扩散器的扩散处加大、加高4堵绝漏风提高风量利用率。对于井口、井底
9、车场、煤仓、通风构筑等地点的漏风应从设计、施工到管理上进行了综合治理。改进巷道布置减少通风构筑物的数量。七台河分公司建设煤矿一采区始建于1997年设计能力9万t/a可采层煤11层煤层平均倾角54中央并列抽出通风式使用FBCDZNO18/1322对旋主扇实际入风量3098m3/min由于同时生产3片、4片、5片3个片盘3采6掘特别4片既有3个掘进需要回风又有一个采煤入风掘进通过本煤层回风上山回到3片到副井煤层倾角大不好维护经常影响通风出现过局扇循环风经分析研究在四片施工63m集中回风石门使4片3组掘进通过回风石门直接回到副井保证通风系统稳定。同时取消各煤层的控风设施大大降低了局部通风阻力。降阻调
10、节法的优点是减少矿井总风阻增加了矿井总风量。但实施工程量较大费用高。因此这种方法多用于服务年限长年久失修造成风阻很大的区域。2矿井总风量的调节矿井总风量调节主要是调整主通风机的工况点。采取的措施是:改变主通风机的工作特性曲线或改变矿井风网的总风阻。2.1改变主通风机工作特性改变主通风机的叶轮转速、轴流式见机叶片安装角度和离心式见机前导器叶片角度等可以改变通风机的风压特性从而达到调节风机所在系统总风量的目的。2.2改变矿井总风阻值1风硐闸门调节法如果在风机风硐内安设调节闸门通过改变闸门的开口大小可以改变风机的总工作风阻从而可调节风机的工作风量。图3改变矿井总风阻对于离心式风机当风量过剩时用风硐中
11、的闸门增加风阻以降低风量可减少电耗。这是因为离心式风机的功率特性曲线随风量减少而降低。新富煤矿一井片盘斜井使用47211NO16B离心主扇独立回风。开采初期矿井一井1采2掘所需风量为950m3/min如图3所示:新富煤矿开采初期的总风阻为1120Pa所需风量为950?32?m3/minM为风机工况点。如果这时Q大于所需风量过多可利用风硐中的闸门使总风阻增大到1640PaR风机工况点移至M风量减少到950m3/minQ同时风机功率也由N降为N。改变通风机转速也是改变离心式通风机特性的主要方法可以通过改变传动比或改变电动机的转数以及更换电动机来实现。轴流式通风机特性曲线的改变主要决定于通风机动轮叶
12、片安装角度和通风转数的两个因素。对于轴流式风机由于其功率特性曲线随风量减小而上升因此一般不用增加风阻的方法降低风量。对旋式通风机是近年来开发应用的新型高效轴流式风机可以调整风机两级动轮上的叶片安装角也可以调整一级也可以改变电动机的转数。由于对通风机的两级动轮分别由各自的电动机控制。在矿井投产初期可单级进行运转。2降低矿井总风阻当矿井总风量不足时如果能降低矿井总风阻则不仅可增大矿井总风量而且可以降低矿井总阻力。如图3所示当需要增大风量时如果能使矿井总风阻由R降低为R风机工况点移到M风量就可增加为Q。矿井总风阻不仅与矿井最大阻力路线上的井巷的风阻有关而且与井巷所构成风网的结构有关。因此降低矿井总风
13、阻一方面应降低矿井最大阻力路线上稳中有降井巷的风阻另一方面应改善风网结构为此应合理安排采掘接替和用风地点配风尽量缩短最大阻力路线的长度避免在主要风路上安装调节风窗等等。七台河分公司新建煤矿南翼风井其南翼风硐全长50余米5个直角转弯端面小风硐段的通风阻力高达1098Pa占系统通风总阻力的28.19测定后决定进行风硐改建由总回风斜巷井另开凿一段长7m、断面为8.4m的巷道直通风机入口。风硐改建后由风机水柱计测算得该系统的通风阻力减少了539Pa风量增加了405m3/min风机输入功率下降了28.5kW每年可节约电费57000元而改建投资仅为3500元。2.3主扇变频调节风量主扇风机是煤矿通风系统中
14、最重要的设备选型应符合矿井生产服务年限内最大风量的要求矿井主扇风机的功率都比较大风机设计的余量特别大在需风量较小时造成电力的浪费。在相当长的时间内风机一直处在较轻负载下运行因此煤矿通风系统中存在着极为严重的大马拉小车现象能源浪费非常突出对长期运行的主扇来说耗能是十分惊人的。故寻求可靠的调整风量方法既满足矿井风量的要求又实现节能意义十分重大。所以通过调节风机的转速来调节流量。这种方法是调节风机转速来使风机的机械特性进行平移从而达到风量调节的目的。这种方法不改变井巷的风阻特性所以不增加额外的节流损失是节能效果最好的方法。由于变频调速技术成熟可靠使用简单不作任何机械改造而且实现无级调速达到风量无级调
15、节的效果所以变频调速技术是目前煤矿主扇风机节能的最实用技术之一。使用了变频调速技术风机启停都可实现软起软停风机基本上没有冲击可大大延长风机的使用寿命。该系统可根据矿井实际用风量调整风机的风量使风机一直工作在最佳高效状态。矿井生产初期风量需求较小使用电能较小。具有非常客观的节能效果。风机转速降低轴温、噪音、振动大幅降低改善了工作环境。软启动对电网和相关机电设备的冲击明显减小风机维护量减少大大延长设备寿命。2.4增减阻调节矿井风量优劣分析七台河分公司建设煤矿二采区现有2采4掘矿井总回风量2890m3/min属于低瓦斯矿井。根据工作面实际风量配备情况矿井总进风比高决定减少矿井总回风量。设计时方案一是
16、增阻调风当风量降到目标值2420m3/min矿井总阻力增加到2059Pa按照AQ标准风压与风量值不匹配方案二是减少回风路线的通风设施实行调频降风的方法风量降到目标值2450m3/min矿井总阻力降低到1177Pa年节约主扇电耗20万元。通过对七台河分公司建设煤矿主通风机的实际测试和分析煤矿主扇使用自动化节能控制装置和减少回风路线通风设施具有明显的节能效果。3结语在矿井通风网络中随着生产的发展和变化工作面的推进和更替巷道风阻网络结构及所需的风量均在不断变化要求及时进行风量调节。它对矿井安全和节约通风能耗都有重大的影响矿井风量调节必须满足通风系统的合理、可靠、稳定性达到增减风的目的同时要考虑降耗节
17、能的因素因此需要统筹谋划进行经济效益分析经近几年的工作实践证明扩大主要通风巷道断面采用降阻调风办法有利于保障煤矿通风系统安全长效机制的形成。合理利用变频技术调整煤矿主扇风机风量实现了风量无级调节既满足了安全要求又达到了节能的目的投资回报率高将为企业和国家节能减排做出重大贡献并为企业带来可观的经济效益。参考文献:1刘伟洲.煤矿通风综合技术手册.长春:吉林电子出版社20032张国枢.通风安全学.中国矿业大学出版社.20003王惠宾.矿井通风网路理论与算法.中国矿业大学出版社19964赵以惠主编.矿井通风与空气调节.中国矿业大学出版社2004作者简介:解贵生1969-男黑龙江七台河人1992年毕业于北京煤炭管理干部学院通风工程师现任龙煤集团七台河分公司通风技术部科长。收稿日期:2010-12-08编辑:叶忠群?42?
