礦用防爆柴油機在煤礦中的應用

高文才

（神東煤炭集團機電管理部，內蒙古包頭 014000）

礦用防爆柴油機在煤礦中的應用

高文才

（神東煤炭集團機電管理部，內蒙古包頭 014000）

根據(jù)防爆柴油機的組成及防爆特點，分析煤礦用防爆柴油機的應用及發(fā)展前景。論述在煤礦應用中的防爆和自動保護等內容，給出在安全性、技術先進性、可靠性和動力性等方面的措施。

防爆；柴油機；煤礦；自動化保護

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.04

0 前言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結構的不斷轉型，各地煤礦在規(guī)模擴大化的同時，也在效率提高和資源利用方面提出了更高要求。越來越多的煤礦井下已使用具有運輸能力強、性能穩(wěn)定、安全性高等特點的無軌膠輪運輸體系，既實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，也成為當前最可靠的煤礦井下運輸系統(tǒng)。特別是對防爆膠輪車的作用不容忽視，而其中的關鍵正是防爆柴油機。防爆柴油機以常見的柴油為燃料，依靠壓縮產(chǎn)生的高壓高溫來啟動，因具備適應含有爆炸危害性氣體等惡劣環(huán)境下的可靠性等，而被廣泛應用于煤礦產(chǎn)業(yè)。

1 防爆柴油機概述

1.1 防爆柴油機組成

1.1.1 柴油機本體

根據(jù)國家發(fā)改委于2006年8月發(fā)布的中華人民共和國煤炭行業(yè)標準MT 990—2006《礦用防爆柴油機通用技術條件》文件中的相關闡述，為了確保防爆柴油機在井下的安全生產(chǎn)運行，對包括防爆柴油機本體中燃油箱的質地與構造、火焰通路尺寸、曲軸箱呼吸器構造等在內的所有項目，均進行了嚴格規(guī)定。

1.1.2 進排氣系統(tǒng)

（1）水夾層排氣管。在防爆柴油機冷卻系統(tǒng)中存在定量的冷卻水，而在水夾層排氣管中也有水的存在，兩者可以實現(xiàn)聯(lián)通，因此可以保證防爆柴油機的排氣溫度、柴油機表面溫度、排氣管表面溫度穩(wěn)定在一個相對較低的安全范圍。

（2）廢氣處理箱。防爆柴油機安裝有廢氣處理箱，一是為了將進入箱內的柴油機釋放出的廢氣進行冷卻，消除廢氣中存在的明火和煙等，并將廢氣中不利于人體健康與危害外部環(huán)境的氣體進行部分溶解，經(jīng)過多個步驟處理過后再將廢氣排放到外部環(huán)境中，使得排放廢氣的過程符合國家能源部1990年批準并實施的 MT 220——1990《煤礦用防爆柴油機械排氣中一氧化碳、氮氧化物檢驗規(guī)范》中的有關規(guī)定。需注意的是，在防爆柴油機的應用過程中，應時刻避免凈化水量不足等意外情況的發(fā)生。

（3）阻火器。阻火器的作用是為了保證當防爆柴油機產(chǎn)生的廢氣，通過阻火器后火焰可以達到完全熄滅的狀態(tài)，以確保生產(chǎn)安全。需要注意的是，在防爆柴油機的使用和工作狀態(tài)下，切不可拆除阻火器。

1.1.3 柴油機冷卻系統(tǒng)

防爆柴油機冷卻系統(tǒng)是為了將柴油機運行時內部產(chǎn)生的熱能可以迅速地散發(fā)到外部環(huán)境中，使內部構件可以在規(guī)定的溫度下運轉。包括節(jié)溫器、曲軸箱、水泵、冷卻管、風扇、散熱水箱等。需要注意的是，防爆柴油機冷卻系統(tǒng)的冷卻效果要適當，如果冷卻溫度過低，會使氣缸溫度也隨之降低，進而延長點火時間，增大熱損失，降低防爆柴油機的使用效率。另外，冷卻系統(tǒng)所用的水多為河水或自來水，如果使用海水時，因含有較高濃度的礦物質，需事先采取軟化處理。

1.1.4 防爆電氣系統(tǒng)

防爆電氣系統(tǒng)是指在易燃易爆等危險場所中所用的電氣系統(tǒng)，主要包括防爆電機、防爆開關、防爆型電源箱、防爆型變壓器、防爆燈具和相關電纜等。因特有的防爆性能可有效地隔離電火花，保證安全；靈敏的自動保護裝置，可以自動切斷電源以停止生產(chǎn)；瓦斯傳感器可有效地探測到井下的瓦斯含量，如若超標時可及時關閉設備。

1.2 防爆柴油機特點

由于防爆柴油機大多在有一定濃度的爆炸性危險氣體環(huán)境中運轉，與人身安全、安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益息息相關，而對安全參數(shù)有較高要求。例如，應比普通柴油機有更高水平的防爆性能；因在煤礦井下運行，而對排出的廢氣也有更高要求；各部分部件要安排合理，在保證安全的前提下盡可能緊湊與密實，以適應煤礦井下較為狹小的工作環(huán)境。

2 防爆柴油機在煤礦中的應用

（1）防爆。防爆性能是防爆柴油機的重要特性，需考慮防爆柴油機的生產(chǎn)原料、火焰通路、防爆電氣系統(tǒng)等因素，因為它們與生產(chǎn)人員的生命安全有著直接的聯(lián)系。在開發(fā)新技術時，應與科研機構展開密切合作，以提高進排氣系統(tǒng)及壓力、流量、溫度、動力、燃油等參數(shù)的安全性。例如，對各類配套零部件應進行對應性生產(chǎn)，加壓方式可改為空空中冷、增壓中冷、渦輪增壓、雙渦輪增壓等。

（2）自動保護。防爆柴油機運轉時，需對周邊環(huán)境的參數(shù)進行收集與記錄，并能自動做出相應的反應。當前的防爆柴油機可對機體內外的溫度、壓力、空氣成分等進行自動檢測，并提交給技術人員進行處理與回應。當發(fā)生緊急情況時，即可觸發(fā)自動保護裝置。例如，當檢測到井下的瓦斯?jié)舛然驕囟鹊纫堰_到設定的安全限值時，急停保護裝置即會觸發(fā)，防爆柴油機隨即停車，以避免安全事故的發(fā)生。

3 工作開展前景

（1）安全性。安全性能是人們最需關注和完善的中心任務，目前與國外先進的煤礦開采技術相比，由于對防爆柴油機的認識和使用問題上還顯淺薄，部分企業(yè)仍然使用較為落后的有軌運輸設備，所以應從兩方面入手來提高其安全性，一是防爆柴油機的制造廠家應實現(xiàn)規(guī)范生產(chǎn)，不斷引進國際上先進的生產(chǎn)理念與技術來彌補產(chǎn)品性能的缺失與不足，不斷推進產(chǎn)品新技術的研發(fā)；二是相關部門應建立相應標準與法規(guī)，以確保市場秩序的平衡與穩(wěn)定。

（2）技術先進性。隨著煤礦開采新技術的不斷引入，已使防爆柴油機技術先進性得到不斷提高，煤礦企業(yè)經(jīng)濟實力的不斷提升，也為運輸形式的改進創(chuàng)造了條件；國際上先進的防爆柴油機與技術理念的不斷引入，既為國內企業(yè)的應用和學習提供了便利，也可使國內防爆柴油機的技術水平得到長足進步。人們已經(jīng)逐漸認識到防爆柴油機的重要性和不可替代性，因而防爆柴油機的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量會逐漸增多，所以要善于應用國際上已經(jīng)成熟的先進技術，來最大程度地保證產(chǎn)品的安全及先進性。例如，應從柴油機的生產(chǎn)原料選取出發(fā)，既與國際先進水平接軌，又要在科學合理地基礎上打破固有的思維模式，確保產(chǎn)品質量。

（3）可靠性和動力性。雖然防爆柴油機具有廣泛的應用前景，但與國際上先進水平相比仍顯落后，例如，產(chǎn)品功率較小，技術仍有欠缺，功能也較單一等。由于大多數(shù)煤礦井下的生產(chǎn)環(huán)境不好，場地狹小、燈光不足，儀器維修時也非常困難，會給生產(chǎn)帶來極大不便，因此設備性能必須穩(wěn)定與可靠。煤礦井下的路面質量較差，坡道、彎道較多，所以防爆柴油機應能提供足夠的動力以滿足生產(chǎn)需要。

（4）產(chǎn)品多樣性。由于不同功率的防爆柴油機可用于不同的地方，例如，規(guī)模較小的煤礦上常用單缸防爆柴油機作為四輪車的動力供應，中等功率的防爆柴油機可用作運輸車、運人車、指揮車的動力供應，而較大功率的防爆柴油機可用于鏟運車和支架搬運車的動力供應等。因此，對于防爆柴油機的應用、改進和發(fā)展來說任重而道遠，應在保留高品質的基礎上不斷求新求破，能夠不斷得到改進與完善。

（5）燃油經(jīng)濟性。由于防爆柴油機機體內部排氣系統(tǒng)的存在，不僅大大降低了燃料的燃燒率，也增大了能源消耗與浪費。在當今世界上節(jié)能減排正在成為大趨勢下，如何完善技術，降低燃油損耗和生產(chǎn)成本，已成為防爆柴油機生產(chǎn)和革新的重要內容。

4 結語

雖然我國防爆柴油機的應用起步較晚，但得益于我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展與開放世界的不斷融合，使國內煤礦井下防爆柴油機的應用越來越廣泛，種類在不斷增加，性能也在不斷完善，在保證人員生命安全的同時也為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的不斷深化與發(fā)展，防爆柴油機的應用將會繼續(xù)得到推廣，這說明國內的防爆柴油機生產(chǎn)廠家已緊跟時代步伐，以發(fā)展的眼光不斷改革生產(chǎn)理念，加快自主知識產(chǎn)權的研發(fā)，為我國煤炭事業(yè)的發(fā)展提供助力。

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〔編輯 王永洲〕