矿井主通风机风门加热防冻装置设计与应用

赵启辉

(大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司，山西 大同 037100)

煤矿主通风机担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊空气的重任，而风门的开启与关闭控制着井下风量的大小与方向。通风方法为抽出式的矿井，冬季时由于抽出的井下湿热空气在风门处进行冷热交换，导致风门接口处结冰，严重时导致风门无法正常开关。《煤矿安全规程》要求主要通风机房必须安装2套同等能力的通风机，一套使用一套备用，备用通风机要在10 min内开动。为预防冬季风道风门结冰，不能正常切换开启，应采取有效的防冻措施。风门的防冻传统方式主要是依靠人工检查维护，存在工作量大、作业不安全、防冻不可靠等因素，因此亟待改进[1-2]。

1 项目背景

同忻煤矿地处山西省大同市云冈区七峰山脉沿线，气候类型属于温带大陆性气候，1月为一年当中最冷的月份，平均气温-11.6 ℃，平均最低气温-16.6 ℃(经常达到)，最低气温可达-30 ℃。矿井采用“分区抽出式”通风方式，全矿井共有6个进风井和3个回风井：即主平硐、副平硐、同家梁副立井、一盘区进风立井、二盘区进风立井、三盘区进风立井进风，一盘区回风立井、二盘区回风立井、三盘区回风立井回风，全矿井总进风量实测值为36 627 m3/min，总排风量实测值为38 153 m3/min。本文以同忻矿一盘区回风立井为例，该回风立井共安装2台ANN-2650/1250B型抽出式通风机，1台工作，1台备用，功率为 1 400 kW， 叶片角度为61.7。，转速为990 r/min，负压值为2 920 Pa；配套电机型号为Y5005-6型，电机功率为800 kW，电机电压为10 kV，转速为990 r/min。在冬季运行过程中经常存在主通风机风道风门结冰的问题，为了消除风门结冰带来的安全隐患，需做出相应设计和改进，为此增设了热风防冻装置。

2 方案设计

设计思路为在风道风门进气位置处增加热风防冻装置，利用加热器及鼓风装置在风门附近新开口处供热，实现风门在冬季的防冻除冰。通过现场实测，得到风道风门的漏风率在200 m3/min左右，所以选用5.5 kW离心式通风机、150 kW管道加热器组成加热装置，通过D273 mm 钢管(外裹保温层)向风道内连续不断地提供热空气，供风流量为150 m3/min。同时为了防止在停止运行时增加风道内的漏风率，在管道进口设置一个闸阀，在停运设备后关闭阀门，切断管道内的风流，减小漏风，设备布置情况见图1，管道式加热器见图2。

图1 热风防冻装置设备布置

3 应用效果

现场应用结果表明，在最冷的一月，通过热风防冻装置可使风门环境温度保持在10 ℃左右，即使在室外最低气温达到-30 ℃时，仍可使风门环境温度保持在0 ℃以上，较好地解决了风门结冰问题。同时该加热装置提高了风门表面温度，对风门积水区实现了有效干燥，降低了设备在维护修理上的时间及费用损耗，提高了设备的使用寿命，一年可以节省约300人工次。

图2 管道式加热器主视图和侧视图(mm)

4 结 语

风门防冻装置在同忻矿一盘区回风立井应用后，消除了因风门处结冰造成风机切换开启不及时的事故，避免了工作人员冬季除冰因意外而形成伤亡事故，与传统的人工除冰相比操作简便，热风防冻装置运行稳定高效，有力地保障了风机的安全可靠运行。