山西曙光船窩煤礦主通風設備選型設計研究

李建國

（山西曙光船窩煤業有限公司，山西 河津 043300）

1 工程概況

山西曙光船窩煤礦為低瓦斯礦井，年產量為45萬t，礦井需風量為2442m3/min，開采末期礦井通風阻力為l860Pa，開采初期礦井通風阻力l410Pa，主井回風。根據提供的礦井通風方式、瓦斯等級、所需風量、礦井最大和最小通風阻力等資料，確定選用合適的礦井通風設備、通風機臺數及反風方式。

2 主通風設備選型設計的要求

（1）礦井需要安裝兩套規格相同的主通風機，一套做為備用，備用主要通風機裝置必須10min內能啟動。（2）根據不同條件，經技術經濟比較后，在軸流式和離心式通風機中選擇最優機型。（3）通風機的設計風量和壓力應滿足下列要求：主要通風機應滿足使用年限內通風容易和通風困難兩個時期的最小和最大壓力及其相應風量。（4）主要通風機應選擇高效通風機，并應以滿足第一水平各個時期的風量和壓力要求為主，適當照顧第二水平的需要。（5）主要通風機的能力應與礦井通風網絡特性相匹配。（6）主要通風機在各個時期均應運行在工業利用區，在正常生產期均應運行在高效區，且工況點處靜壓效率不宜低于70%。

3 選型設計方案

3.1 風量和壓力計算

通風機必須產生的風量計算：

式中：

K-外部漏風系數，K=1.15。

通風機必須產生的壓力：

式中：

P1，P2-通風機必須產生的最小全壓和最大全壓，Pa；

△P1min，△P1max-礦井通風容易時期和困難時期的通風阻力，Pa；

△p2，△p3，△p4-地面風道、擴散器、消聲器和井口加熱裝置等的流動損失，一般取△p2+△p3=100～200Pa；若安裝有消聲器，△p4=50～100Pa；

pdk-擴散器出口動壓，取80Pa。

3.2 地面主通風系統方案設計

礦用風機的主要類型有離心風機、普通軸流風機、對旋軸流風機，本工程選擇風機類型為離心風機，選用兩臺，一臺工作，一臺備用，反風道反風。設備布置見圖1所示。

圖1 兩臺離心式通風機布置圖

風道截面為正方形，邊長為：

3.3 預選通風機

3.3.1 預選通風機

參考4-72-11NO.20離心式通風機的個體特性曲線，如圖2所示，查得該機號出口面積為Fd=1.4×1.6=2.24（m2）。

圖2 4-72-11NO.20離心式通風機的個體特性曲線

3.3.2 擴散器設計

取面積比n=3，擴散器出口面積Fk=2.24×3=6.72（m2）。選擇當量擴散角，θ=12°。計算擴散器進、出口當量直徑：

計算擴散器長度：

所設計的擴散器如圖3所示。

圖3 擴散器

擴散器出口動壓：

擴散器效率：

在本工程當中，（Δp2+Δp3）、pdk取的是120Pa、80Pa，比較以上計算結果，可以認為所選通風機能夠滿足要求。通風機必須產生的全壓為：

3.3.3 計算網路特性及確定工況點

容易時期：

困難時期：

由Rt1和Rt2可以確定出網路全壓特性方程式為：

根據以上兩式繪出網路特性曲線，如圖1所示。由圖可見容易和困難時期的網路特性曲線與轉速560r/min、630r/min時的通風機性能曲線交于A、B，A、B點風量、全壓、效率為（48m3/s、1630Pa、0.905）、（49m3/s、2230Pa、0.935），能夠滿足風量、壓力要求，且效率較高。

3.4 選擇電動機

不同時期通風機軸功率為：

容易時期：

困難時期：

不同時期所需電動機容量為：

容易時期：

困難時期：

因為Pdl/Pd2=103.4/116.9=0.885＞0.6，所以容易和困難時期選用同一臺電動機，電動機型號為JS128-8，皮帶傳動，容量為155kW，容易時期通風機轉速560r/min，困難時期風機轉速630r/min。

3.5 年耗電量的計算

容易時期年電耗：

困難時期年電耗：

3.6 工序電耗計算

容易時期工序電耗：

困難時期工序電耗：

平均工序電耗：

從上面計算數字可以看到，該主通風設備的工序電耗等級為一等，運行經濟性好，選擇恰當。

4 結語

山西曙光船窩煤礦主通風設備的選型經濟性高，技術先進，綜合考慮設備投資、土建工程等方面的因素，認為本方案可選。