礦井主通風(fēng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)

呂人杰

華興能源有限責(zé)任公司唐家會(huì)煤礦，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010300

目前國(guó)內(nèi)大型礦井在主通風(fēng)機(jī)選型時(shí)，為考慮通風(fēng)安全，風(fēng)量、負(fù)壓等數(shù)值選取偏大，造成風(fēng)機(jī)能力過(guò)大，往往形成“大馬拉小車”情況。在滿足安全生產(chǎn)的情況下，對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行合理的選型，不但會(huì)為煤礦帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益, 也可減排噪聲污染，具有十分重要的意義。

1 概況

唐家會(huì)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.00Mt/a，礦井為瓦斯礦井，各煤層瓦斯含量均較低。采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，抽出式通風(fēng)方式，主斜井、副立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。

礦井于2010年11月開工，預(yù)計(jì)2013年投產(chǎn)。前期井下共布置一個(gè)綜采工作面，1個(gè)綜放工作面，4個(gè)綜掘工作面，2個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面；困難時(shí)期時(shí)，井下共布置2個(gè)綜放工作面，6個(gè)綜掘工作面，3個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面。根據(jù)風(fēng)量及負(fù)壓計(jì)算得：前期礦井需風(fēng)量為252m3/s，負(fù)壓為631.43Pa；后期礦井需風(fēng)量為280m3/s，負(fù)壓為2588.81Pa。

2 通風(fēng)設(shè)備方案比較

由于礦井施工速度快，建設(shè)周期短，在三井貫通后主通風(fēng)機(jī)即投入使用，在初期礦井需風(fēng)量及負(fù)壓較小情況下，要求主通風(fēng)機(jī)各工況點(diǎn)達(dá)到最佳，且主通風(fēng)機(jī)房施工及主通風(fēng)機(jī)安裝必須短期內(nèi)完成，綜合以上因素，最終優(yōu)選了3種方案，具體如下：

方案一：選用FBCDZ型礦用防爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，屬于國(guó)內(nèi)90年代中期開發(fā)的產(chǎn)品，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)礦井得到大量的應(yīng)用，其兩級(jí)葉輪既是工作輪又互為導(dǎo)葉，反轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)量較大，反風(fēng)時(shí)間短；佩帶風(fēng)門、消音器、擴(kuò)散筒，安全簡(jiǎn)單、施工周期斷，維護(hù)工作?。徊恍枰L(fēng)機(jī)房、可露天布置。但是由于通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)安裝在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)，需要裝設(shè)防爆電動(dòng)機(jī)。

方案二：選用的ANN型軸流式礦井通風(fēng)機(jī)是Howden公司的產(chǎn)品，采用C型輪轂比以往的N型輪轂強(qiáng)度高，更安全可靠；風(fēng)機(jī)技術(shù)性能先進(jìn)、運(yùn)行效率高、高效區(qū)域?qū)拸V。采用動(dòng)葉可調(diào)的調(diào)節(jié)方式，啟動(dòng)力矩小，并可適時(shí)不停機(jī)調(diào)節(jié)葉片角度以適應(yīng)風(fēng)量負(fù)壓要求；該風(fēng)機(jī)采用反轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)時(shí)間短；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，主電機(jī)安裝在進(jìn)風(fēng)側(cè)，傳動(dòng)軸較短，便于安裝、維護(hù)；產(chǎn)品佩戴集氣箱、電動(dòng)百葉風(fēng)門、潤(rùn)滑油站、風(fēng)壓測(cè)定裝置、消音器等、成套性強(qiáng)，噪音小。但是該風(fēng)機(jī)由于主要部件在國(guó)外生產(chǎn)，備品配件價(jià)格比較高，加工時(shí)間較長(zhǎng)。

方案三：選用的GAF型軸流式礦井通風(fēng)機(jī)是80年代全套引進(jìn)TLT公司技術(shù)，由上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)。采用停機(jī)一次性整體調(diào)節(jié)葉片角度方式，反風(fēng)量大；產(chǎn)品佩帶消音器、箱式風(fēng)門、軸承潤(rùn)滑站、喘振報(bào)警裝置、通風(fēng)測(cè)定裝置等，成套性強(qiáng)。但由于主電機(jī)安裝在出風(fēng)側(cè)，同時(shí)擴(kuò)散塔較高，為避免基礎(chǔ)的不均勻下沉，基礎(chǔ)處理難且工程量大；占地面積較大，安裝調(diào)試復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，裝置設(shè)備多、維護(hù)量稍大。反風(fēng)時(shí)需要調(diào)節(jié)葉片角度，操作時(shí)間長(zhǎng)。

通過(guò)以上3種方案比較，決定選用方案一FBCDZ型礦用防爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)。

3 選型計(jì)算

1）經(jīng)計(jì)算前期風(fēng)機(jī)風(fēng)量為277.2m3/s，負(fù)壓為831.43Pa；后期風(fēng)量為308m3/s，負(fù)壓為2788.81Pa。礦井初期生產(chǎn)時(shí)，不采用臨時(shí)主通風(fēng)機(jī)，而是直接采用永久主通風(fēng)機(jī)，由于初期礦井需風(fēng)量、負(fù)壓較小，與礦井通風(fēng)容易時(shí)期風(fēng)量、負(fù)壓相差較大，決定采用單機(jī)變頻方式來(lái)達(dá)到運(yùn)行的最佳工況，變頻后工礦點(diǎn)及風(fēng)機(jī)曲線見下圖。

FBCDZNo.36主通風(fēng)機(jī) 單 級(jí)變頻運(yùn)行性能曲線FBCDZNo.36主通FBCDZ-10-№36型主通風(fēng)機(jī)，單級(jí)變頻運(yùn)行曲線。

經(jīng)驗(yàn)算，在風(fēng)機(jī)運(yùn)行初期如果不使用變頻裝置，則風(fēng)機(jī)能耗大于國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家環(huán)保總局《關(guān)于印發(fā)煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意見的通知》發(fā)改能源〔2007〕1456號(hào)文件中關(guān)于“主通風(fēng)機(jī)電耗，軸流式應(yīng)低于0.44千瓦/·百萬(wàn)立方米帕”的要求。并且風(fēng)機(jī)運(yùn)行前期工礦點(diǎn)效率過(guò)低。為提高風(fēng)機(jī)工作效率，在礦井生產(chǎn)初期及通風(fēng)前后期，風(fēng)機(jī)均采用變頻運(yùn)行，能達(dá)到最佳工況點(diǎn)。

4 選型結(jié)果

通風(fēng)機(jī)：FBCDZ-10-№36型防爆對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1臺(tái)工作、1臺(tái)備用。

電動(dòng)機(jī)：礦井移交生產(chǎn)時(shí)期配南陽(yáng)防爆電機(jī)廠生產(chǎn)的YB系列10極電機(jī)，功率2×280kW，電壓10kV，移交生產(chǎn)時(shí)期電機(jī)單機(jī)運(yùn)行，并配變頻裝置一套；運(yùn)行前期配YB系列10極電機(jī)，功率2×280kW，電壓10kV；運(yùn)行后期配YB系列10極電機(jī)，功率2×710kW，電壓10kV，風(fēng)機(jī)運(yùn)行前、后期更換電機(jī)。

根據(jù)以上參數(shù)，選用的FBCDZ-10-№36型對(duì)旋防爆軸流風(fēng)機(jī)，它具有高效、節(jié)能、低噪聲，節(jié)約基建投資和反風(fēng)速度快的特點(diǎn)。該風(fēng)機(jī)噪聲小，可不設(shè)消音器，并可反轉(zhuǎn)返風(fēng)，風(fēng)門選用2臺(tái)電動(dòng)蝶式風(fēng)門，功率11kW，電壓380V。

5 結(jié)論

在主通風(fēng)機(jī)選型上，一是必須根據(jù)礦井生產(chǎn)實(shí)際，準(zhǔn)確計(jì)算出礦井前后期需風(fēng)量及負(fù)壓變化情況，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)合理選擇；

二是合理選用配套電機(jī), 防止前期大馬拉小車和后期小馬拉大車現(xiàn)象；

三是瓦斯含量較低的礦井中，選用FBCDZ系列防爆對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)，不需建造擴(kuò)散塔，施工周期短，資金投入小，采用變頻控制系統(tǒng)后更是具有節(jié)能降耗的重要優(yōu)點(diǎn)。

[1] 武永勝, 李旗；利用變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤礦主通風(fēng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行.煤礦開采，2008.