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

隨著我國經濟的飛速發展和產業結構的不斷轉型，各地煤礦在規模擴大化的同時，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、性能穩定、安全性高等特點的無軌膠輪運輸體系，既實現了產業化，也成為當前最可靠的煤礦井下運輸系統。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境下的可靠性等，而被廣泛應用于煤礦產業。

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

根據國家發改委于2006年8月發布的中華人民共和國煤炭行業標準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，均進行了嚴格規定。

1.1.2 進排氣系統

（1）水夾層排氣管。在防爆柴油機冷卻系統中存在定量的冷卻水，而在水夾層排氣管中也有水的存在，兩者可以實現聯通，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境的氣體進行部分溶解，經過多個步驟處理過后再將廢氣排放到外部環境中，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、氮氧化物檢驗規范》中的有關規定。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生。

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

1.1.3 柴油機冷卻系統

防爆柴油機冷卻系統是為了將柴油機運行時內部產生的熱能可以迅速地散發到外部環境中，使內部構件可以在規定的溫度下運轉。包括節溫器、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

防爆電氣系統是指在易燃易爆等危險場所中所用的電氣系統，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；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境中運轉，與人身安全、安全生產和經濟效益息息相關，而對安全參數有較高要求。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原料、火焰通路、防爆電氣系統等因素，因為它們與生產人員的生命安全有著直接的聯系。在開發新技術時，應與科研機構展開密切合作，以提高進排氣系統及壓力、流量、溫度、動力、燃油等參數的安全性。例如，對各類配套零部件應進行對應性生產，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，需對周邊環境的參數進行收集與記錄，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。當發生緊急情況時，即可觸發自動保護裝置。例如，當檢測到井下的瓦斯濃度或溫度等已達到設定的安全限值時，急停保護裝置即會觸發，防爆柴油機隨即停車，以避免安全事故的發生。

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規范生產，不斷引進國際上先進的生產理念與技術來彌補產品性能的缺失與不足，不斷推進產品新技術的研發；二是相關部門應建立相應標準與法規，以確保市場秩序的平衡與穩定。

（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，煤礦企業經濟實力的不斷提升，也為運輸形式的改進創造了條件；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企業數量會逐漸增多，所以要善于應用國際上已經成熟的先進技術，來最大程度地保證產品的安全及先進性。例如，應從柴油機的生產原料選取出發，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，產品功率較小，技術仍有欠缺，功能也較單一等。由于大多數煤礦井下的生產環境不好，場地狹小、燈光不足，儀器維修時也非常困難，會給生產帶來極大不便，因此設備性能必須穩定與可靠。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需要。

（4）產品多樣性。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）燃油經濟性。由于防爆柴油機機體內部排氣系統的存在，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成本，已成為防爆柴油機生產和革新的重要內容。

4 結語

雖然我國防爆柴油機的應用起步較晚，但得益于我國經濟的飛速發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帶來了可觀的經濟效益。隨著煤礦產業的不斷深化與發展，防爆柴油機的應用將會繼續得到推廣，這說明國內的防爆柴油機生產廠家已緊跟時代步伐，以發展的眼光不斷改革生產理念，加快自主知識產權的研發，為我國煤炭事業的發展提供助力。

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〔編輯 王永洲〕