龙首矿主扇通风方式的选择

2012-11-17安文杰贠建林

采矿技术 2012年1期

关键词：龙首并联风量

安文杰，贠建林

（1.金川集团有限公司龙首矿，甘肃金昌市 737100；2.甘肃煤田地质局一四五队，甘肃张掖市 734000）

龙首矿主扇通风方式的选择

安文杰1，贠建林2

（1.金川集团有限公司龙首矿，甘肃金昌市 737100；2.甘肃煤田地质局一四五队，甘肃张掖市 734000）

针对龙首矿贫矿开采后的通风问题，对现有通风系统进行了升级改造，设计了单台风机和2台风机并联的2种通风方式，并分别从理论计算、安全可靠性能和节能环保等方面进行了分析比较，最后选择了2台风机并联的通风方式。

主扇；通风系统；并联通风

0 前言

龙首矿是金川公司主要矿山之一，年生产能力为100万t。龙首矿现有通风系统为两翼进风中央回风的对角式通风系统，主扇安装在回风斜井井口，2台并联，型号为DK45－6－No.19轴流式风机，主要进风井巷有斜坡道、新2＃井和混合井。由于对西部贫矿进行开采，导致需风量增大，需要对现有通风系统进行升级改造，将现有10行回风斜井改为进风井，东采区主要由混合井、新2＃井和4行盲竖井进风；西采区主要由新2＃井、10行斜井和斜坡道进风。东、西采区均由新掘的37行回风井集中回风，将会形成多井进风，侧翼集中回风的方式，回风井的回风量要求达到468m3／s，负压3584Pa，风阻0.015131Ns2／m8。

1 通风方式设计

在矿井通风系统中，主扇通风方式一般为单台风机通风和多台风机通风。在一些大中型矿井，由于矿井范围大、井筒较多，单台扇风机不能满足时，必须使用多台扇风机通风。多台风机联合作业的形式有扇风机串联作业、2台扇风机在同一井口并联作业、扇风机两翼并联作业等3种。因龙首矿工程设计中只有1条井筒净直径Φ6.5m的回风井，本次设计了2种主扇通风方式：单台风机通风和2台风机并联通风。

1.1 单台风机通风

原设计在考虑风机漏风系数1.1，风机和消音器阻力损失350Pa后，要求回风量Qf＝468m3／s，负压Hf＝3584Pa。

（1）风机选型。查扇风机特性曲线图，选取对旋轴流式通风机DK－10－№42，见图1，风机静压效率ηf＝85%。

图1 DK－10－№42性能曲线

（2）计算电机功率Ne。扇风机功率Nf＝HfQf／1000ηf，电动机功率Ne＝KNf／ηηe。其中轴流风机电机容量备用系数K＝1.1～1.2，本次取1.2；直联传动传动效率η＝1；电动机效率ηe＝0.9～0.95，本次取0.95，则得到Ne＝2486.37 kW，即对旋轴流风机的2台电机的总功率至少满足2486.37kW，可选择2×1250kW电机。但目前国内还没有厂家生产叶片直径为4.2m的风机。

1.2 两台风机并联通风

1.2.1 风机选型与功率计算

并联通风时，查扇风机特性曲线图，选取DK－10－№35风机，见图2，风量取Qk＝260m3／s，风机静压效率ηf＝80%。电机功率Ne。计算式中的系数取值与1.1一致，则Ne＝1397.76kW，即单台风机中的2台电机的总功率至少满足1397.76kW，可选择2×710kW电机。

图2 DK－10－№35特性曲线

1.2.2 并联时的工况运行特点

并联风机运行工况性能曲线见图3，合成曲线工况点只有A点并联运行稳定。由风机的性能点P＝RQ2可知，管网特性曲线R与单台通风机特性曲线交于B点，与2台并联通风机的合成特性曲线交于A点。这时如果在这个管网系统中只启用1台通风机，则管网中输出的风量为320m3／s；如果同时启用2台通风机，则管网中输出的风量为468 m3／s；2台通风机并联运行时管网中输出的总风量小于2台风机单独运行时输出风量的代数和。但是当风机并联通风时，其各自的实际工况点则为C点，相当于它们各自工作在特性曲线为R′的管网中。

图3 台同型号扇风机并联工作曲线

由于2台通风机并联运行时，其中1台通风机输出的风量已经占据了管网一定的容积，故该管网对另一台通风机而言，相当于其流通面积相对减小了，制造了阻力。对于需要经常在大风量工况下运行，偶尔由于负荷降低需要临时停用1台风机的情况，建议选用2台相同的通风机并联运行。平时需要大风量468m3／s时，让2台风机都在最高效率工况C点并联运行；偶尔需要小风量320m3／s时，可停用1台风机，让另一台风机在工况B点运行，以节约能源。

2 通风方式比较与选择

从方案的可行性、安全性、对生产的影响和节能环保几方面，对上述2种通风方式的特点进行比较，总结为以下4点。

（1）特大风机国内很少生产。要满足468m3／s的风流量，对风机的性能提出了更高要求，目前风机叶片的材料主要有空心不锈钢和实心铝合金叶片，相比之下铝合金叶片和叶柄不需焊接，是采用精密铸造工艺一次精铸成型，消除了焊接成形和内应力影响，安全可靠且精确度高，比空心不锈钢叶片更胜一筹，但国内厂家很少做直径在3.7m以上的叶轮。方案一不可行。

（2）风机的安全性。风机DK－10－№42与DK－10－№35的转速为580r／min，则线速度V1＝2×2.1×3.14×580／60＝127.55m／s，V2＝2×1.75×3.14×580／60＝106.24m／s。根据风机强度设计理论，线速度一般不超过120m／s，一旦超过则不仅对叶片材料、制造都有较高要求，且对风机的安全运行有影响，也是不允许的。方案一不可行。

（3）对生产的影响。如果只有1台风机，在检修的时候势必会使矿井停止生产。若选择2台风机，不管是正常检修还是出现异常情况，至少保证1台风机正常运转，对生产的影响较小。方案二优于方案一。

（4）节能环保。初步设计的风量和负压是矿井开采困难时期的要求，预留了较大的富裕量。龙首矿贫、富矿开采达到高峰期的年限时，要求的流量和压力为回风量468m3／s，负压3584Pa。实际上较长一段时期内不会在此工况点运行，单台大功率风机在这时运行会造成电能的浪费。而采用并联运行方式，随着生产高峰期过后，转入产量低谷时，1台风机可满足需风量时，可开启一台风机运行，达到节能环保的效果，这也符合国家产业政策。方案二优于方案一。