矿井通风设备的选型方案探讨及计算

周瑜峰

(山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司,山西晋城 048003)

矿井通风设备的选型方案探讨及计算

周瑜峰

(山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司,山西晋城 048003)

文章结合某矿工程实际详细介绍了矿井通风设备选型的方案比较以及选型计算过程,对今后煤矿企业通风设备选型工作具有一定的借鉴意义。

矿井 通风设备 选型

煤矿通风系统的主要作用就是保证煤矿井下空气质量满足国家相关部门规定的安全卫生标准，保证井下人员工作在一个具有足够氧气环境下，别且担负着淡化井下瓦斯等有毒气体并排出井外的任务，还可以降低井下工作面的空气温度，为生产工作创造良好的环境。煤矿通风系统安全可靠的运行关系到矿井的经济利益和井下作业人员的生命安全，因此探讨矿井通风设备的选型方案和计算方法具有很重要的意义。

1 工程概况

该矿井瓦斯等级为低瓦斯，采用中央并列式通风方式，抽出式通风方法，主、副井进风，中央风井回风。

矿井风量：250m3/s；矿井负压：初期(移交生产通风容易时)522Pa；中后期(通风困难时大约15年)：2689Pa。

2 方案比较与设备选型

针对矿井通风要求并根据目前通风机的性能参数和现场实际运行情况，经多方案比较筛选后可供选择的四种方案。

2.1 方案一

选用MAF型液压动叶可调轴流式通风机是2000年沈阳鼓风机(集团)有限公司引进德国TLT公司技术生产的，质量体系完善，工装器具齐全。风机由刹车装置、传动装置、集风器、前导风筒组、轴承组、主体风筒、叶轮、后导风筒组、扩散器、消音器等组成。具有效率高，余量大，反风效率高，锻铝合金叶片强度高、韧性大、抗腐蚀等优点。在调节方式上，采用调节盘、调节臂技术，较方案四采用主齿散齿结构更优越。此外，风机采用电机反转反风，较调节叶片角度反风效率高，故障率低，对电机功率的要求低。其缺点是由于主电机安装在出风侧，传动轴需穿过扩散塔与风机叶轮连接，其尺寸较长，安装对中困难，同时扩散塔较高，为避免基础的不均匀下沉，基础处理难且工程量大。

2.2 方案二

选用ANN型轴流式矿井通风机是Howden公司的产品，采用C型轮毂、比以往N型轮毂强度高，更安全可靠；风机技术性能先进、运行效率高、高效区域宽广。采用动叶可调调节方式，启动力矩小，并可适时不停机调节叶片角度以适应风量负压要求；该风机采用反转反风，反风时间短；结构设计合理，主电机安装在进风侧，传动轴较短，便于安装、维护；产品配带集气箱、电动百叶风门、润滑油站、风压测定装置、消音器等，成套性强，噪音小。但是该风机由于主要部件在国外生产备品备件价格比较高，加工时间比较长，另外Howden公司风机应用于国内的个别矿井风机(N型轮毂、铸铝叶片)出现过叶片损毁事故，改进型的C型轮毂风机其安全可靠性有待进一步考察论证。

2.3 方案三

选用FBCDZ型矿用防爆对旋轴流式通风机，属国内90年代中期开发的新产品，已在国内矿井得到大量的应用，其两级叶轮既是工作轮又互为导叶，反转反风，反风量较大，反风时间较短；配带风门、消音器、扩散筒，安装简单、施工周期短，维护工作量小；不需建风机房、可露天布置。但由于通风机电动机安装在风机轮毂内，需要装设防爆电动机，电动机散热较差，需专门设计，维护较困难。

2.4 方案四

选用GAF型轴流式矿井通风机是80年代全套引进TLT公司技术，由上海鼓风机厂生产的。采用停机一次性整体调节叶片角度方式，反风量大；产品配带消音器、箱式风门、轴承润滑站、喘振报警装置、通风测定装置等，成套性强。但由于主电机安装在出风侧，传动轴需穿过扩散塔与风机叶轮连接，其尺寸较长，安装对中困难，同时扩散塔较高，为避免基础不均匀下沉，基础处理难且工程量大；占地面积较大，安装调试复杂，施工周期长，装置设备多、维护量稍大。反风时需调节叶片角度，操作时间长。

经技术经济综合比较：MAF矿用轴流式通风机技术性能先进、运行效率高、高效区域宽广，符合煤炭工业节能减排政策。因此设计推荐方案一，即选用MAF-3000/1695-1G型液压动叶可调矿井轴流式通风机2台，1台工作，1台备用。配1250kW、10kV、740r/min交流异步电动机驱动。风机采用液压动叶可调调节方式，调节方便。风机采用电机直接反转反风方式，反风风量大。由于本矿井前后期负压变化比较大，为提高风机运行工况点效率，初期采用半叶片数运行，风机运行工况点效率达81%；中后期全叶片数运行，风机运行工况点效率达83%以上。通过调节前后期风机叶片数量，前后期风机运行效率均在80%以上，无需再配置变频器。

3 选型计算

3.1 通风机需要产生的风量

3.2 通风机需要产生的负压

3.3 通风机的工况点

管网阻力系数

管网性能曲线方程

3.4 电动机选型

电动机轴功率：

选用Y6306-8(10kV，1250kW，745r/min)异步电动机一台。

3.5 反风工况点及电动机校验

反风时工况点校验：

反风时风量及电机容量满足要求。

3.6 供电及控制方式

10kV双回路高压电源引自矿井110/10kV主变电所不同母线段，380V双回路引自工业场地变电所低压不同母线段。通风机的控制系统由厂家配套，初期采用变频控制。通风机房选用风机性能在线监测系统一套，可随时监测通风机的风量、负压等参数，同时通过矿井安全监测系统或计算机系统向调度室及有关单位传输运行数据，以利安全和运行管理。

4 结语

通风设备是煤矿井下和地面空气互换和流通的主要设备，关系到煤矿企业的安全生产。煤炭通风设备的好坏，不仅关系到矿井的经济利益还关系到矿井的安全生产和井下作业人员的生命安全。在矿井通风设备选型中应当慎重考虑，确保其可靠性和安全性。

周瑜峰(1980-),男,汉族,毕业于太原理工大学本科采矿工程专业,现在山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司工作,助理工程师。