礦井主通風機風門加熱防凍裝置設計與應用

趙啟輝

(大同煤礦集團 馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037100)

煤礦主通風機擔負著向井下輸送新鮮空氣、排出粉塵和污濁空氣的重任，而風門的開啟與關閉控制著井下風量的大小與方向。通風方法為抽出式的礦井，冬季時由于抽出的井下濕熱空氣在風門處進行冷熱交換，導致風門接口處結冰，嚴重時導致風門無法正常開關。《煤礦安全規(guī)程》要求主要通風機房必須安裝2套同等能力的通風機，一套使用一套備用，備用通風機要在10 min內開動。為預防冬季風道風門結冰，不能正常切換開啟，應采取有效的防凍措施。風門的防凍傳統(tǒng)方式主要是依靠人工檢查維護，存在工作量大、作業(yè)不安全、防凍不可靠等因素，因此亟待改進[1-2]。

1 項目背景

同忻煤礦地處山西省大同市云岡區(qū)七峰山脈沿線，氣候類型屬于溫帶大陸性氣候，1月為一年當中最冷的月份，平均氣溫-11.6 ℃，平均最低氣溫-16.6 ℃(經常達到)，最低氣溫可達-30 ℃。礦井采用“分區(qū)抽出式”通風方式，全礦井共有6個進風井和3個回風井：即主平硐、副平硐、同家梁副立井、一盤區(qū)進風立井、二盤區(qū)進風立井、三盤區(qū)進風立井進風，一盤區(qū)回風立井、二盤區(qū)回風立井、三盤區(qū)回風立井回風，全礦井總進風量實測值為36 627 m3/min，總排風量實測值為38 153 m3/min。本文以同忻礦一盤區(qū)回風立井為例，該回風立井共安裝2臺ANN-2650/1250B型抽出式通風機，1臺工作，1臺備用，功率為 1 400 kW， 葉片角度為61.7。，轉速為990 r/min，負壓值為2 920 Pa；配套電機型號為Y5005-6型，電機功率為800 kW，電機電壓為10 kV，轉速為990 r/min。在冬季運行過程中經常存在主通風機風道風門結冰的問題，為了消除風門結冰帶來的安全隱患，需做出相應設計和改進，為此增設了熱風防凍裝置。

2 方案設計

設計思路為在風道風門進氣位置處增加熱風防凍裝置，利用加熱器及鼓風裝置在風門附近新開口處供熱，實現風門在冬季的防凍除冰。通過現場實測，得到風道風門的漏風率在200 m3/min左右，所以選用5.5 kW離心式通風機、150 kW管道加熱器組成加熱裝置，通過D273 mm 鋼管(外裹保溫層)向風道內連續(xù)不斷地提供熱空氣，供風流量為150 m3/min。同時為了防止在停止運行時增加風道內的漏風率，在管道進口設置一個閘閥，在停運設備后關閉閥門，切斷管道內的風流，減小漏風，設備布置情況見圖1，管道式加熱器見圖2。

圖1 熱風防凍裝置設備布置

3 應用效果

現場應用結果表明，在最冷的一月，通過熱風防凍裝置可使風門環(huán)境溫度保持在10 ℃左右，即使在室外最低氣溫達到-30 ℃時，仍可使風門環(huán)境溫度保持在0 ℃以上，較好地解決了風門結冰問題。同時該加熱裝置提高了風門表面溫度，對風門積水區(qū)實現了有效干燥，降低了設備在維護修理上的時間及費用損耗，提高了設備的使用壽命，一年可以節(jié)省約300人工次。

圖2 管道式加熱器主視圖和側視圖(mm)

4 結 語

風門防凍裝置在同忻礦一盤區(qū)回風立井應用后，消除了因風門處結冰造成風機切換開啟不及時的事故，避免了工作人員冬季除冰因意外而形成傷亡事故，與傳統(tǒng)的人工除冰相比操作簡便，熱風防凍裝置運行穩(wěn)定高效，有力地保障了風機的安全可靠運行。