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2 0 1 6 年第 l 2 期 童 娃茬 斜技 1 0 1 两种瓦斯抽采设备的比较与应用 朱琳琳 平煤设计 院 ，河南平顸 山 4 6 7 0 0 0 摘要 通过对传统水环真空泵和涡轮旋转式瓦斯抽排 系统在技术、经济、运营等方面比较，选择了涡轮旋转泵作为瓦 斯抽采设备，有其明显优点 1 利用变频技术，根据实际需要调节负压和流量，更加节能； 2 体积小，占地面积少， 无需厂房，可以容纳在 2 0尺或 4 0 尺集装箱中； 3 安装简单，可移动性强。 关键词 涡轮旋转式 瓦斯抽 采泵应用 中图分类号T D7 1 2 ．6 3 文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ．i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ．2 0 1 6 ． 1 2 ． 0 4 3 Compa r i s o n a nd a ppl i c a t i o n o f t he t ur bi ne r ot a t i ng t y pe g a s dr a i na g e s y s t e m a n d t h e wa t e r r i n g v a c u u m p u mp i n t h e s e l e c t i o n o f g a s d r a i n a g e e q u i p me n t Zh u Li n ． 1 i n P i n g d i n g s h a n C o a l Mi n e D e s i g n I n s t i t u t e ， H e n a n P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 0 Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c ， p o s t o p e r a t i o n f e e c o mp a r i s o n b e t we e n t h e t r a d i t i o n a l wa t e r r i n g v a c u u m p u mp a n d t h e t u r b i n e r o t a t i n g t y p e g a s d r a i n a g e s y s t e m， t h e t u r b i n e r o t a t o r y p u mp t h a t u s e s the f r e q u e n c y c o n v e r s i o n t e c h n o l o g y c a n a d j u s t the n e g a t i v e p r e s s u r e and fl o w a c c o r d i n g t o t h e a c t u a l n e e d， w h i c h i s mo r e e n e r gy s a v i n g ；s ma l l s i z e ， s ma l l o c c u p a t i o n a r e a ， n o p l a n t ， c a n b e i n s t a l l e d i n 2 0 o r 4 0 f e e t c o n t a i n e r ； t h e i n s t a l l a t i o n i s s i mp l e ， an d h a s t h e a d v a n t a g e s o f s tro n g mo b i l i t y ． Ke y wo r d s t u r b i n e r o tat i n g t y p e g a s e x tra c t i o n p u mp a p p l i c a t i o n 平煤股份五矿为煤与瓦斯突出矿井，根据 煤 矿瓦斯抽放规范 AQ 1 0 2 7 ． 2 0 0 6 4 ． 2 条规定 ， “ 凡符合 煤矿瓦斯抽放规范 AQ 1 0 2 7 2 0 0 6 4 ． 1 条规定，并同时具备下列两个条件的矿井 ，应建立 地面永久瓦斯抽放系统 1 瓦斯抽放系统的抽放 量可稳定在 2 m3 ／ mi n以上 ； 2 瓦斯资源可靠 ，储 量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在 5 年以上。 根据五矿瓦斯鉴定结果可知，己四采区可抽出 瓦斯量为 1 7 7 ． 0 5 6 Mm3 ，抽采量为 3 1 ． 5 3 m3 ／ mi n ，符 合规范规定的应建立地面永久瓦斯抽放系统要求。 己四采 区服务 年限 内最 大纯 瓦斯抽 采 量为 31 ． 5 3 m3 ／ mi n ，其 中本 煤 层最 大纯 瓦斯 抽 采量 为 25 ． 1 8 m3 ／ mi n ，采空区高位抽采最大纯瓦斯抽采量为 6 ． 3 5 m ／ mi n。 l 瓦斯抽采系统及管路选择 1 ． 1 瓦斯抽采 系统布置 考虑到平煤股份五矿己四采区因瓦斯抽采浓度 收稿 日期 2 0 1 6 1 0 1 7 作者简介朱琳琳 1 9 8 2 ． 女 河南郑州人，工程师，现在平煤 股份设计院有限公司从事机电设计工作。 不同导致所需的抽采负压差别较大的问题 ，为了提 高抽采效果，该采区瓦斯抽采方式采用分源抽采， 即采空区低负压瓦斯与本煤层高负压瓦斯 ，采用各 自独立的瓦斯抽采系统。地面瓦斯抽采泵站设置在 己四采区回风井工业场地内，瓦斯抽采总干管沿己 四采区回风井井筒敷设，经 ． 4 0 0 m水平，沿主回风 下山至东 、西两翼工作面。具体路径见图 1 。 一 固一 匹 图 l 瓦斯 抽 采 路 径 图 1 ． 2 瓦斯抽采管路 根据采 区主 回风下 山管路安装 以后使用周期 长，不移动等特点 ，采用聚乙烯涂层抽放管，它具 有优越的抗静电和阻燃性能，抗老化 、使用寿命长 ， 阻力小。由于采区掘进工作面及采空区支管随着工 作面的推进发生移动，经常更换 ，所以采用造价较 低的瓦斯抽放专用直缝焊管。 1 l0 2 媳晨 科技 2 0 16 年 第 12 期 1 ． 2 ． 1 敷设抽采管路情况 1 回风立井井筒总干管 高负压瓦斯抽采 管选用 5 3 0 9 mm无缝钢管 1 趟 已安装 ；低 负压瓦斯抽采管选用 5 3 0 9 m m无缝钢管 1 趟 已 安装 。 2 己四采 区主回风下 山分管高负压瓦斯 抽采管选用 5 3 0 9 mm聚乙烯涂层复合无缝钢管 l 趟；低负压瓦斯抽采管选用 5 3 0 9 mm聚乙烯 涂层复合无缝钢管 1 趟。 3 己四采 区回采工作面及各掘进工作面支 管选用 q b 3 2 5 5 m m瓦斯抽放专用直缝焊管 1 趟。 4 己四采 区回采工作面采空区低负压瓦斯 抽采支管选用 3 2 5 x 5 mm瓦斯抽放专用直缝焊 管 1 趟 。 1 ． 2 ． 2 敷设抽采管路时措施 回风立井井筒中管路采用套管焊接 ，其余抽采 管的连接均采用快速管接头。井下管路布置及敷设 的条件复杂 ， 如 巷道变形、 坡度变化和空气湿度大 、 易腐蚀管路等 ，都不利于管路的敷设、安装和维护。 为此 ，在敷设抽采管路时，采取了以下措施 1 管材选用无缝钢管、聚乙烯涂层抽放管 和瓦斯抽放专用直缝焊管 ，无缝钢管外涂环氧富锌 漆 ，安装后进行漏气检验。 2 管路敷设平直，保持不小于 l ‰的坡度 ， 无急转弯；当沿竖井敷设管路，将管道固定在直管 座上；管路与动力电缆分别敷设在巷道的两侧 [ 1 -4 1 。 1 ．3 瓦斯抽采管网阻力分析 通过对高 、低负压瓦斯抽采系统管网阻力计算， 高负压瓦斯抽采泵工况压力为 4 3 3 2 6 P a ，低负 压瓦斯抽采泵工况压力为 7 8 2 8 3 P a 。高负压瓦 斯抽采泵工况状态下所需的流量 2 9 4 m ／ m i n ，低负 压瓦斯抽采泵工况状态下所需的流量 1 2 3 m ／ mi n 。 根据计算结果进行设备选型。 2 瓦斯抽采设备方案选择 2 ． 1 水环式真空泵 瓦斯抽采设备选用C B F ． 8 1 0 型水环真空泵 3台， 流量 为 5 0 0 m ／ mi n ，最低 绝 压 1 6 0 h P a ，其 中 2台 工作 ，1台备用；配用 Y B 2型隔爆 电机，6 0 0 0 V， 7 1 0 k w。气水分离器，选用厂家配套的产品。考虑 到随着开采的延伸 ，瓦斯量增多，故预留一台安装 位置。为了方便安装与检修 ，泵房内安装一台 QB 型防爆桥式起重机 ，起重量 2 0 t ，跨度 1 1 ． 5 m。 2 ． 2 涡轮旋转式瓦斯抽排 系统 高负压瓦斯抽采设备选用 P G M 4 ． 1 5 0 型涡轮旋 转式瓦斯抽采泵 4套，流量 1 5 0 m ／ mi n 。采用两套 涡轮泵并联运行，流量达到 3 0 0 m ／ mi n ，配用 Y B 2 防爆电机 ， 功率 2 5 0 k W，4 0 0 V；低负压采用一套涡 轮泵 ，流量 1 5 0 m。 ／ mi n ，配用 Y B 2防爆 电机 ， 功率 2 5 0 k W，4 0 0 V。两套系统共同备用一套涡轮泵。单 套系统包含涡轮旋转泵、电机 、电控设备共同装在 一 个集装箱里 ，无需厂房。 2 _ 3 瓦斯抽采设备方案 比较 2 _ 3 ． 1 投资 比较 方案一 水环 式真空泵系统 直接工程投资 1 3 2 9 ． 3 3万元 ，其中土建工程 2 5 3 ． 5 3万元 ；设备 工器具购置费 3 8 1 ． 1 3 万元；安装工程 5 2 6 ． 7 1 万元； 工程建设其他费用 1 1 6 ． 8 3 ；工程预备费 5 1 ． 1 3 万元。 方案二 涡轮旋转式瓦斯抽排系统 直接工程 投资 1 9 2 0 , 0 2万元 ，其 中土建工程 7 1 ． 4 2万元； 设备工器具购置费 1 1 4 3 ． 6 2万元 ；安装工程 4 8 4 ． 2 2 万元 ；工程建设其他费用 1 4 6 ． 9 1 万元 ；工程预备费 7 3 ． 8 5万元 。 方案二较方案一多 5 9 0 ． 6 9 万元。 2 _ 3 ． 2 年运营费比较 方 案 一 年 运 营 费 3 6 5 ． 5 7万元 ，其 中电费 2 2 1 ． 2 8万元 ；维 护、折 旧 7 0 ． 0 1 万元 ；人 员工 资 5 0 ． 4万元 。 方 案 二 年 运 营 费 2 1 6 ． 7 7万 元 ，其 中电费 7 8 ． 4 6 、 维护 、 折旧 1 1 3 ． 5 5 万元； 人员工资 1 6 ． 8 万元。 方案一年运营费较方案二多 1 4 8 ． 8 万元 ／ 年。 2 ． 3 _ 3 经济比较结果 虽然方案二较方案一前期投资多 5 9 0 ． 6 9万元 ， 但在以后的生产运行过程中方案二的综合运营费每 年少 1 4 8 ． 8 万元 ，并且效率高，可实现无人值守 ， 所以方案二优于方案一。 经过比较 ，瓦斯 抽采设备选用 P G M 4 ． 1 5 0型 涡轮旋转式瓦斯抽采泵 4 套 ，流量 1 5 0 m ／ rai n 。高 负压采用两套涡轮泵并联 ，额定流量达到 3 0 0 m3 ／ mi n ，配用 Y B 2防爆电机 ， 功率 2 5 0 k W，4 0 0 V；低 负压采用一套涡轮泵 ，额定流量 1 5 0 m3 ／ mi n ，配用 Y B 2防爆电机 ， 功率 2 5 0 k W，4 0 0 V。两套系统共同 备用一套涡轮泵 ，单套系统包含涡轮旋转泵 、电机、 电控设备共同装在一个集装箱里，无需厂房。通过 变频的可调节性，根据实际需要调节负压和流量， 因此更加节能；抽出的气体含水量少，可以直接用 来发电等；无需水源，所以在冬天 一 2 0 ℃的地方依 然可以使用 ，安装简单，移动性强，可以固定使用， 2 0 1 6 年第 l 2 期 媳晨 斜 技 l 0 3 也可移动使用；没有水循环设备回流，腐蚀能诸多 问题 ，涡轮经过防锈处理 ，互相没有接触 ，使用寿 命长；气体无需过滤即可利用，节省成本 ，由于可 以移动，节省了大量的地下管网设备。 3 安全保障措施 地面瓦斯抽采站设计有防雷电、防静电感应和 防管路带电等的保护接地装置和防爆炸的安全装 置。地面抽采站放空管，装设独立避雷针塔防直击 雷。为防止管路带电，在供电电源的馈出端 ，装设 漏电保护装置。为防止由于静电感应 、管路带电等， 引起瓦斯爆炸，泵房内的所有电气设备、管道 ，均 按规范要求做接地处理，防止由于雷击、管路静电 或带电，引起瓦斯爆炸。同时，井上下敷设的瓦斯 管路 ，采取适当措施 ，避免与带电物体接触。在抽 采泵出、入口管道上均有防爆炸 、防回火、防回气 等安全措施。此外，监测抽采泵出口压力 、入口负 压以及温度等，当超限时，能立即发出声 、光报警 信号 ，并能对抽采泵主电源断电 [ 5 -s ] 。在地面瓦斯抽 采泵站设置监测监控分站 ，并接入现有安全监测监 控系统。 4 结语 国内大多使用水环式真空泵作为瓦斯抽采设 备 ，本次采用变频调节涡轮旋转式瓦斯抽排系统 ， 在运行过程中综合费用比传统的抽采设备每年节省 1 4 8 ． 8 万元，并且效率高，可实现无人值守，具有 广阔的应用前景。 【 参考文献 】 [ 1 ] 于励民，仵 自连 ． 矿山固定设备选型使用手册 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社，2 0 0 7 ． [ 2 ] 张荣营，何国纬，李铎 ． 采矿工程设计手册 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社。2 0 0 7 ． [ 3 ] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察 局 ． 煤矿安全规程 [ M】 ． 北京煤炭工业出版社， 2 0 1 1 ． [ 4] 中华人民共和国建设部 ，中华人 民共和 国国家质 量监督检验检疫总局 ． 煤炭工业矿 井设计规 范 [ M】 ． 北京中国计划出版社，2 0 0 5 ． [ 5 ] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质 量监督检验检疫总局 ． 煤矿瓦斯抽采工程设计规 范 [ M】 ． 北京中国计划出版社，2 0 0 9 [ 6] 国家安全生产监督管理总局 ． 煤矿 瓦斯抽放规范 [ M】 ． 北京 煤炭工业 出版社 ，2 0 0 5 ． [ 7] 国家安全生产监督管理总局 ． 防治煤与瓦斯突出 规定读本 f 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