山西曙光船窝煤矿主通风设备选型设计研究

李建国

（山西曙光船窝煤业有限公司，山西 河津 043300）

1 工程概况

山西曙光船窝煤矿为低瓦斯矿井，年产量为45万t，矿井需风量为2442m3/min，开采末期矿井通风阻力为l860Pa，开采初期矿井通风阻力l410Pa，主井回风。根据提供的矿井通风方式、瓦斯等级、所需风量、矿井最大和最小通风阻力等资料，确定选用合适的矿井通风设备、通风机台数及反风方式。

2 主通风设备选型设计的要求

（1）矿井需要安装两套规格相同的主通风机，一套做为备用，备用主要通风机装置必须10min内能启动。（2）根据不同条件，经技术经济比较后，在轴流式和离心式通风机中选择最优机型。（3）通风机的设计风量和压力应满足下列要求：主要通风机应满足使用年限内通风容易和通风困难两个时期的最小和最大压力及其相应风量。（4）主要通风机应选择高效通风机，并应以满足第一水平各个时期的风量和压力要求为主，适当照顾第二水平的需要。（5）主要通风机的能力应与矿井通风网络特性相匹配。（6）主要通风机在各个时期均应运行在工业利用区，在正常生产期均应运行在高效区，且工况点处静压效率不宜低于70%。

3 选型设计方案

3.1 风量和压力计算

通风机必须产生的风量计算：

式中：

K-外部漏风系数，K=1.15。

通风机必须产生的压力：

式中：

P1，P2-通风机必须产生的最小全压和最大全压，Pa；

△P1min，△P1max-矿井通风容易时期和困难时期的通风阻力，Pa；

△p2，△p3，△p4-地面风道、扩散器、消声器和井口加热装置等的流动损失，一般取△p2+△p3=100～200Pa；若安装有消声器，△p4=50～100Pa；

pdk-扩散器出口动压，取80Pa。

3.2 地面主通风系统方案设计

矿用风机的主要类型有离心风机、普通轴流风机、对旋轴流风机，本工程选择风机类型为离心风机，选用两台，一台工作，一台备用，反风道反风。设备布置见图1所示。

图1 两台离心式通风机布置图

风道截面为正方形，边长为：

3.3 预选通风机

3.3.1 预选通风机

参考4-72-11NO.20离心式通风机的个体特性曲线，如图2所示，查得该机号出口面积为Fd=1.4×1.6=2.24（m2）。

图2 4-72-11NO.20离心式通风机的个体特性曲线

3.3.2 扩散器设计

取面积比n=3，扩散器出口面积Fk=2.24×3=6.72（m2）。选择当量扩散角，θ=12°。计算扩散器进、出口当量直径：

计算扩散器长度：

所设计的扩散器如图3所示。

图3 扩散器

扩散器出口动压：

扩散器效率：

在本工程当中，（Δp2+Δp3）、pdk取的是120Pa、80Pa，比较以上计算结果，可以认为所选通风机能够满足要求。通风机必须产生的全压为：

3.3.3 计算网路特性及确定工况点

容易时期：

困难时期：

由Rt1和Rt2可以确定出网路全压特性方程式为：

根据以上两式绘出网路特性曲线，如图1所示。由图可见容易和困难时期的网路特性曲线与转速560r/min、630r/min时的通风机性能曲线交于A、B，A、B点风量、全压、效率为（48m3/s、1630Pa、0.905）、（49m3/s、2230Pa、0.935），能够满足风量、压力要求，且效率较高。

3.4 选择电动机

不同时期通风机轴功率为：

容易时期：

困难时期：

不同时期所需电动机容量为：

容易时期：

困难时期：

因为Pdl/Pd2=103.4/116.9=0.885＞0.6，所以容易和困难时期选用同一台电动机，电动机型号为JS128-8，皮带传动，容量为155kW，容易时期通风机转速560r/min，困难时期风机转速630r/min。

3.5 年耗电量的计算

容易时期年电耗：

困难时期年电耗：

3.6 工序电耗计算

容易时期工序电耗：

困难时期工序电耗：

平均工序电耗：

从上面计算数字可以看到，该主通风设备的工序电耗等级为一等，运行经济性好，选择恰当。

4 结语

山西曙光船窝煤矿主通风设备的选型经济性高，技术先进，综合考虑设备投资、土建工程等方面的因素，认为本方案可选。