礦井通風(fēng)的節(jié)能技術(shù)途徑綜述.pdf

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1、第12卷第3期礦業(yè)工程2014年6月MiningEngineering57礦井通風(fēng)的節(jié)能技術(shù)途徑綜述吳潔葵彭濤(湖南有色冶金勞動保護(hù)研究院，湖南長沙410014)摘要：通過對我國礦井通風(fēng)高能耗現(xiàn)狀及原因分析，分別從礦用風(fēng)機(jī)、通風(fēng)網(wǎng)路、通風(fēng)模式的角度闡述了礦井通風(fēng)節(jié)能發(fā)展的主要技術(shù)途徑，并對未來發(fā)展熱點和研究重點做出展望。關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng)；節(jié)能技術(shù)中圖分類號：TD72文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—8550(2014)03—0057—03區(qū)域，A點左邊區(qū)域為不穩(wěn)定區(qū)域，是風(fēng)機(jī)工況點不允許礦井通風(fēng)高能耗的現(xiàn)狀進(jìn)入?yún)^(qū)，右邊是

2、穩(wěn)定工作區(qū)。在穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)，如果風(fēng)機(jī)通風(fēng)是當(dāng)前礦山生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的排塵排毒技術(shù)工況點超出右邊B點邊界，風(fēng)機(jī)效率將顯著下降。手段。通風(fēng)系統(tǒng)是支撐礦山企業(yè)安全生產(chǎn)，保護(hù)企業(yè)勞動H者職業(yè)健康的基本保障系統(tǒng)，同時也是礦山生產(chǎn)中電能消耗最大的工作系統(tǒng)之一，據(jù)統(tǒng)計，礦山通風(fēng)能耗一般占礦山電量消耗的2OAo～45。但深入分析不難發(fā)現(xiàn)，目前大多數(shù)礦山通風(fēng)效率仍處在較低水平，有些礦山通風(fēng)效率甚至不足3O，電能浪費十分嚴(yán)重。隨著礦山開采強(qiáng)度的增大和開采向地下深部的發(fā)展，不可避免會導(dǎo)致通風(fēng)能耗的圖1風(fēng)機(jī)高效工作區(qū)顯著增加。在全球環(huán)境惡化和

3、節(jié)能減排成為大勢所趨的背2．2通風(fēng)網(wǎng)路存在問題景下，在高能耗的礦山采掘業(yè)大力發(fā)展礦井通風(fēng)的節(jié)能技術(shù)已成為必然。目前普遍存在的通風(fēng)網(wǎng)路問題主要有網(wǎng)路布局不合理或風(fēng)門、風(fēng)墻等通風(fēng)構(gòu)筑物布設(shè)不當(dāng)導(dǎo)致的通路不暢或分2通風(fēng)系統(tǒng)高能耗的主要原因風(fēng)不合理，使部分工作面達(dá)不到所需風(fēng)量，因而不得不加2．1通風(fēng)機(jī)低效率運行大主回路供風(fēng)量；通風(fēng)線路過長、井巷結(jié)構(gòu)參數(shù)或斷面形通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)構(gòu)成，是通風(fēng)系統(tǒng)電狀及尺寸設(shè)計不合理都會導(dǎo)致風(fēng)阻過高；采空區(qū)、天井因能消耗主體，其作用是將電能轉(zhuǎn)換成風(fēng)能(包括空氣靜壓密閉措施不當(dāng)產(chǎn)生漏風(fēng)或管路

4、系統(tǒng)串風(fēng)也會導(dǎo)致風(fēng)壓損失；能和動能)，形成風(fēng)流。影響通風(fēng)機(jī)整體效率的主要因素：季節(jié)變化導(dǎo)致自然風(fēng)流轉(zhuǎn)向也是一種影響通風(fēng)系統(tǒng)效率的1)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率，即將電能轉(zhuǎn)換成風(fēng)能的效率，由電動常見現(xiàn)象。機(jī)效率、傳遞效率和風(fēng)機(jī)效率共同決定。2)風(fēng)機(jī)工作狀2．3主風(fēng)機(jī)長期高功率運行態(tài)，因為風(fēng)機(jī)處在不同工況點時裝置效率也會不同。影響主風(fēng)機(jī)集中通風(fēng)是我國地下礦山應(yīng)用非常普遍的通風(fēng)風(fēng)機(jī)工況點的因素主要是風(fēng)機(jī)自身的氣動特性和通風(fēng)管網(wǎng)模式。在礦山通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計階段，主風(fēng)機(jī)的選型一般情況系統(tǒng)的風(fēng)阻特性。下遵循的原則是以礦山滿負(fù)荷生產(chǎn)用風(fēng)量為標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)

5、留導(dǎo)致通風(fēng)機(jī)低效率運行的原：1)由于風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)在設(shè)一定余量，因此設(shè)計風(fēng)量常處在礦井生產(chǎn)所需風(fēng)量可能達(dá)計上存在缺陷，或者是裝置本身轉(zhuǎn)換效率低，電動機(jī)與風(fēng)到的最高水平。然而，井下實際需風(fēng)量是隨工作場所、生機(jī)、風(fēng)機(jī)與用風(fēng)量不匹配也會導(dǎo)致整體效率降低。2)風(fēng)機(jī)產(chǎn)工藝和作業(yè)時間的變動而變化的。一般情況，白班作業(yè)工作在不良工況點，導(dǎo)致低效運行。因為風(fēng)機(jī)的特性曲線強(qiáng)度高于夜班，白日需風(fēng)量也高于夜班；作業(yè)采場需風(fēng)量限定了風(fēng)機(jī)的高效工作區(qū)，以圖1所示的典型軸流式風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)大于非作業(yè)采場，而作業(yè)采場與非作業(yè)采場往往是輪換特性曲線為例，A、B兩點之

6、間是風(fēng)機(jī)具有較高效率的工作的。爆破作業(yè)是產(chǎn)生污染物最嚴(yán)重的工藝環(huán)節(jié)，此時需風(fēng)量也最大，但爆破作業(yè)間隔時間也較長。除上述因素外，空氣的污染程度也會隨著通風(fēng)排毒排塵過程發(fā)生改變，地收稿日期：2o14—12—29作者簡介：吳潔葵(1964一)，男(漢族)，湖南長沙人，湖南有色表環(huán)境對井下產(chǎn)生的自然風(fēng)壓也會隨著四季的氣候變化發(fā)冶金勞動保護(hù)研究院科技管理部高級]-程師。生相應(yīng)改變。這些因素都決定了礦井實際需風(fēng)量并不是一58礦業(yè)工程第12卷第3期個恒定的常量，也常常低于礦井設(shè)計總風(fēng)量。如果主風(fēng)機(jī)減少漏風(fēng)，還能夠在安全生產(chǎn)方面起到控制

7、礦井火災(zāi)的重長期處在高功率運行的狀況下，無疑會導(dǎo)致大量能源的虛要作用。也有部分礦山通過合理控制風(fēng)門，達(dá)到了充分利耗。用自然通風(fēng)條件，減少機(jī)械通風(fēng)能耗的目的。早期的風(fēng)門靠人工調(diào)節(jié)，由于人工調(diào)節(jié)風(fēng)門操作較繁瑣，響應(yīng)不及時，3通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的主要技術(shù)途徑特別是在礦井災(zāi)變發(fā)生時難以作出及時調(diào)整，因此，實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能降耗一直以來就是礦山通風(fēng)技術(shù)發(fā)展的風(fēng)門遠(yuǎn)程自動控制是礦井通風(fēng)技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。一個重要方向?？v觀國內(nèi)外礦井通風(fēng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展歷程，風(fēng)門遠(yuǎn)程自動控制技術(shù)在國外起步較早，上世紀(jì)7O年代，可以歸納出的主要技術(shù)路徑：1)從

8、風(fēng)機(jī)著手，通過提高風(fēng)芬蘭、英國等國就出現(xiàn)了全自動金屬風(fēng)門調(diào)節(jié)技術(shù)，能在機(jī)全壓內(nèi)效率和改善風(fēng)機(jī)氣動性能等技術(shù)手段以增大風(fēng)機(jī)較大程度上保證作業(yè)面處于較好的通風(fēng)條件。我國對自動高效性能區(qū)域，在同等功耗條件下減少損耗，增大有效供風(fēng)門的研究始于上世紀(jì)九十年代，先后經(jīng)歷了繼電器、單風(fēng)量以達(dá)到節(jié)能目標(biāo)；2)通過優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，降