通风系统经济运行的潜力分析

于广鹏　邸　冬

(巴彦淖尔西部铜业有限公司)



通风系统经济运行的潜力分析

于广鹏邸冬

(巴彦淖尔西部铜业有限公司)

摘要矿井主扇是连续运行的大功率设备,耗电量占企业总能耗的20%～30%。在深度分析某矿山生产特性的基础上，通过合理控制风量和降低风阻，挖掘矿井通风系统节能降耗的潜力，在满足生产需求的前提下，实现了系统的经济运行。

关键词通风系统风量控制总风阻经济运行

获各琦铜矿井下采用负压通风，中央多路进风两翼回风,即两翼对角式的通风网络结构。中央进风井主要为1#、2#、3#副井，主斜坡道多路进风；回风井主要为两翼2#、4#回风井，中段通风网络结构采用错位平行双巷式，本中段回风巷道主要布置在上中段下盘运输巷下方10 m处，距矿体约15 m[1]。

主扇采用湘潭风机厂生产的轴流对旋式风机，风机型号：FBCDZ-10-No.29 2×250 kW。风机采用地表布置，具备变频和工频两种启动方式。现有通风系统为2010年优化改造后，按400万t产能设计，目前全矿产能为235万t，能满足生产能力。通过对矿山生产状况的深度分析，发现通风系统具备较大的节能潜力，因此对系统运行优化调整。

1通风系统经济性运行分析

通风机耗电量计算[2]：

(1)

(2)

式中，H为通风网络阻力，Pa；Q为通风机风量， m3/s；R为矿井通风阻力，N·s2/m8；η为通风机总效率；t为主扇运行时间，h；α为摩擦阻力系数，N·s2/m4；L为巷道长度，m；P为巷道周长，m；S为巷道面积，m2。

通过分析，影响系统经济性的指标主要有:①矿井总回风量；②通风系统的矿井总风阻；③运行时间和通风机效率。由于主扇运行时间及效率挖掘潜力较小，将结合该矿通风系统现状，重点分析风量和总风阻在经济运行方面的潜力。

2总风量经济性分析

根据电耗与风量之间的关系，加大供风量导致电耗上升，通风成本增加。以该矿400万t产能进行通风系统设计，在降低总风量方面仍有较大的空间。

重新校核全矿需风量[3]：

(3)

式中，Qx为通风单元或通风系统需风量；Qs为备采工作面需风量；Qd为掘进工作面需风量；Qr为硐室需风量；Qh为其他地点需风量。

表1　全矿需风量核算

经过核定，全矿需风量控制在365.16 m3/s以内，即可满足现场生产需求。

由于矿山生产实行三八作业制，每个班次进行不同的作业，针对每日不同的生产动态详细核算需风量，作为主扇运行频率调整的重要依据。见表2。

表2　三班制作业情况统计

通过对生产作业规律摸底调查，发现早班作业人员最多，设备运行也最为频繁，每日凿岩爆破也集中在此段时间，以全矿需风量作为早班的配风风量；中班和夜班不进行凿岩作业，主要以机械设备出矿出渣为主，风量核定主要以人员和无轨设备功率的配风量作为计算指标，柴油铲运机主要功率为63和93 kW，依据《金属非金属矿山安全规程》，配风量为4 m3/(min·kW)，取柴油铲运机配风量6 m3/s。中班夜班风量核算见表3，主扇各频率段风量实测见表4。

表3　中班夜班风量核算

表4　主扇各频率段风量实测

依据重新核定的全矿需风量365.16 m3/s，通过对几个不同频率总回风进行测定,当频率为30 Hz时,2#风井总回风量为186 m3/s，两条回风井总风量约370 m3/s，万吨配风量为1.64 m3/s，满足重新核定后的需风量要求。针对现有生产实际情况，对4台主扇运转频率进行调整，由于该矿井下漏风较大，因此将30 Hz作为最低保障运行频率。具体运行频率见表5，调频调整前后主扇月度能耗统计见图1。

表5　调整前后各频率段对照

图1　2014年与2015年主扇能耗对照

从图中不难看出，在风量重新核定后对主扇运行频率进行调整，能耗差距非常明显，截止到2015年9月份统计，电耗同比节约262.94万kWh，本地区电费为0.58元/kWh，前9个月电费节约152.5万元，预计全年电费节约超过200万元。

3降低总风阻经济性分析

该矿为负压通风，回风段总风阻占全矿风阻的40%以上。通过分析，确定1 690 m中段2#风井倒段巷道具备良好的经济性优化的潜力。

此处巷道断面过小，经济断面有两种方案：在现有巷道断面上刷扩，巷道刷扩见表6；利用现有老旧巷道进行构筑物调节，形成并联双巷，巷道刷扩见表7。

表6　2#风井1 690 m倒段扩刷巷道经济断面计算

注：电费为0.58元/kWh；刷扩费为350元/m3。

表7　2#风井1 690 m倒段并联双巷经济断面计算

注：电费为0.58元/kWh；工程费为350元/m3。

通过2个方案对比不难看出，方案2在运行成本上更加有利，由于此段巷道为永久巷道,经济效益将伴随整个矿山生命周期。

4结论

①通过采取上述两项措施对通风系统优化调整，年功耗大大降低，有效节省了电费；②通风系统设计往往以矿山巅峰产能为设备选型依据，较多矿山极少能够达到最终设计产能，因此配风量偏大较多，重新核定后产生较为理想的能耗节约空间；③在系统优化过程中往往忽略巷道断面的经济性优化，无论是新建矿井还是已有矿井，往往都存在巷道经济性断面分析不足的问题，如矿井为负压通风，井巷的经济性往往需要较多考虑回风段风路；④鉴于矿山的生产作业规律，在循环班次内灵活调整主扇运行频率，具有较大的节能效率。

参考文献

[1]江西理工大学.巴彦淖尔西部铜业有限公司获各琦铜矿通风系统优化设计研究报告[R].赣州：江西理工大学,2007.

[2]吴超，王文才，王海宁，等．矿井通风与空气调节[M]．长沙：中南大学出版社，2008．

[3]胡汉华．矿井通风系统设计-原理、方法与实例[M]．北京：化学工业出版社，2010.

(收稿日期2015-10-27)

于广鹏(1986—)，男，工程师，015000 内蒙古巴彦淖尔市解放路2号。