礦井主通風機節能研究的現狀與展望

張哲

摘 要：作為礦井通風的主要動力，礦井通風機因工作時間長、功率大而耗電量也較大。因此，研究礦井主通風機節能就有了非常重要的現實性意義。本文在研究煤礦主通風機節能現狀的基礎上對未來發展趨勢也做出了美好的觀望，以供同行參閱。

關鍵詞：煤礦；主通風機；節能降耗；現狀；展望；平均效率

據相關研究不完全統計：煤礦主通風機電耗大約占據煤礦企業整體電耗的20%左右。這一數據表明礦井主通風機節能有著很大的空間。而研究數據還表明：我國重點煤礦所使用的大概1000多臺主通風機平均效率大于60%的占據不到2%的份額，而平均效率處于50%-60%之間的約占據57%。這些數據再一次說明煤礦企業主通風機節能降耗，實現經濟運行極有必要。

一、礦井主通風機節能研究的現狀

（一）主通風機主體

在主通風機方面，當前我國煤礦企業的主要節能降耗應對措施為研制高效的風機，同時改造并更新老舊的低效風機，強化對主通風機的日常維護與管理，選擇合理的風機調節方案。運用三元流動理論研制高效的三元葉輪。三元流動理論貫穿于葉片擴壓器靜止元件設計的始終，擴大通風機的高效區，以確保風機即便是在變負荷條件下也能夠高效運轉，提升通風機的效率。結合工作現場的使用情況綜合考慮使用風量、風壓以及運行中的變化工況，選擇合理的節能方案。選型設計主要著重于電機和主通風機的正確選擇，除了需要考慮安全性影響因素，還需要考慮運行的經濟性。此外，日常要強化對主通風機的維護與管理制度。樹立安全運行、節能穩定的理念，定期進行維護、檢修工作，確保主要設施以及通風設備安裝、施工保質保量。定期進行測試風機，及時發現并解決問題，確保主通風機始終處于高效運轉狀態之中。

（二）通風網路

通風網路要確保合理設置，以增加通風斷面、減少漏風為主要原則。通風網路的管線布置要盡量縮短，以簡單為主。主通風機的僅出口段前后面的直管段L0應該確保大于2.5Dg，如果中間遇到急轉彎可以適當加裝整流柵或者導流葉片。加裝薄板導流葉片的直角彎頭局部阻力系數為0.4，而無導流葉片則為1.1，導流葉片如果呈流線月牙形則為0.25。試驗表明，進口彎頭會影響煤礦主通風機的性能，特別是對前向風機。要注意修復并清理漏堵巷道，以增加通風斷面，保持網路通暢。逐段測定分析煤礦主通風網路的通風阻力，找到高阻力段，采取相應的措施降低網路阻力。在這里主要指的是減少局部和沿程阻力。

（三）主通風機特性與通風網路特性的匹配性

煤礦礦井主通風機高效運轉只能表明效率高，并不能證明節能好。主通風機能否實現節能降耗很大程度上取決于主通風機特性與通風網路特性的匹配性。匹配性好，節能效率才越好。通過使用技術手段進行輔助測定，確定煤礦礦井內主通風機的運轉特性以及通風阻力的分布情況，而后按照礦井的需風量，適當改變通風網路和主通風機的運行特性，使煤礦主通風機性能與通風網路保持最佳匹配狀態，使通風機運行實現經濟合理性。

（四）其他輔助裝置

當電機負荷過低，或者功率因數過低，可以按照主通風機的實際運轉情況適對電機加以適當調整，或者直接更換，以此提升電機的負荷率，且這個負荷率最好保持在0.75以上。對防爆蓋和反風設施的改造將以盡量降低防爆蓋和反風設施的漏風到最低限度，并將鋼絲繩的長度調整到合理的長度，恢復閘門位置。在改造不合理的風硐時，要主要確保尺寸和結構的設計要科學、合理，保證風速處于10-15m/s之間。盡量選擇半圓形或者圓形的風硐的斷面，且表面要確保阻力系數不要太大，要具有一定的光潔度。改造風硐時必須保證施工質量，可以選擇井筒與風硐直接連接的方式來減少彎頭的數量。將風硐中的障礙物清除掉，保持風硐內總阻力不超過200Pa，同時不能大于礦井整個通風系統阻力的10%。

針對不合理的擴散器，要進行精心設計與改造。要注意擴散角不能改造過量。改造時注意將擴散器出入口的面積之比維持在3-4之間，對離心風機靠近氣流和動輪出口速度切線方向的一側擴散角應該保持在12°-14°，另一側擴散角應該保持在8°-10°。若擴散器內加裝消音器，為了有效減少通風阻力，可以適當增加通風斷面。立式擴散器在有平向立轉時，要以45°傾角為最佳。

二、礦井主通風機節能研究的展望

煤礦礦井主通風機節能研究是一項十分復雜的工作，其概念較為廣泛，而國內當前對主通風機節能的研究主要著眼于通風機主體、通風網路以及通風機主體與通風機網路二者特性的匹配性這三方面。筆者認為，礦井主通風機的節能需要從兩個大方向著手，一，技術層面；二，管理層面。技術與管理兩者要雙管齊下，才能做好節能降耗工作。就技術層面而言，通過技術進行測定、分析，尋找設計方案的可供優化策略，并結合煤礦的實際狀況選擇較為經濟可行的節能降耗方案。從管理層面來講，方案的設計到實施過程，均需要加強監督，確保節能降耗措施落實到位。此外，除了上述幾個方面外，筆者建議對煤礦礦井主通風機的節能研究可以從以下幾個方面著手：節能降耗的同時重視對生態環境的保護，設計方案要考慮環境污染因素；構建較為科學、合理且又符合實際運行情況的通風節能經濟技術評價體系；結合技術水平的發展，積極尋求新技術在礦井主通風機領域中的廣泛應用。

三、結語

從當前我國煤礦企業礦井主通風機的運轉情況來看，從節能降耗角度考慮，主要問題在于通風機主體、通風網路、通風機特性與礦井通風網路特性的匹配性以及所有和通風相關安全、機械、電氣等的輔助裝置。這些問題導致煤礦礦井主通風機能耗居高不下，這就需要我們通過仔細分析并堅定落實相應策略以提升節能降耗效益。

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