矿井设计中的通风节能研究.pdf

巡 生箜2 期煤芷逡．让2 嗣井口计圈铂目i 风口。够日究 相潭工学院侯长祥 摘要设计中矿井通风的能耗是矿井能耗的主要部分，尤其是无效益的能耗巨大，研究 矿井通风系统的能耗量，估量出外部通风系统的能量损失，确定降低能耗的方法在当前的市场 经济中是非常有意义的。 关键词通风系统能耗外部通风系统无效益能耗 设计中矿井的通风机常年不停地运转，且功率较大， 所以煤炭工业中最大的能量消耗应是在矿并通风上。统 计资料表明矿井在通风上消耗掉的能量占矿井全部能量 消耗的3 0 ％左右。 一吨煤用于通风单位电耗量W 。 千瓦时 是矿井通风 系统能耗的基本指标。 W B 潞 1 或w 。 怒 2 其中‰ 黹 3 式中Q 。某一网路的风量，m 3 ，s ； H B 。某一网路上的负压，蛐0 ； Q B 主要通风机的风量； A 矿井日产量，t ； 1 】B 通风机的广义效率系数。 T j B ∑Q ⅨH 戳／ ∑警 4 通风单位耗能量在通风系统中变化的范围很大，它取 决于矿井的生产能力、开采深度和瓦斯涌出量，同样也与 矿井通风系统的完善程度有关。 矿山通风系统的显著特点，不仅用电量且电能损失也 大。在矿井通风中没有生产效益的能量消耗决定于两种 因素处于通风系统外部区域的微风段 井上被封闭的不 透风的构筑物、风道和抽风机本身 ，以及某些多余的耗风 量。 矿井通风系统的能耗是用综合效率系数评定的。 K 恤K lK 2 5 式中K l 动力学评价地面构筑物和通风机风道密闭 质量的系数，并可评价克服风道阻力所用的能量； K 2 考虑到矿井中多余风量的无生产效益的能 耗系数。 系数K 1 是矿井中空气运动的总能量与在通风巷道入 口前的能量值的比值 抽出时 K 踹 6 式中 Q 与H _ 一矿井总风量和总负压，矗，s 和珊遐O ； Q B 与H B 主要通风机的风量和负压，m 3 ／s 和 蛐0 。乘积1 ] B I 1 是表示矿井通风系统外部的效率系 数。 矿井通风的实际数据表明，在绝大多数情况下，伽K 1 值不超过0 ．3 ～0 ．4 ，也就是说在矿井通风时通风系统的外 部无生产效益的能耗达6 0 7 0 ％。 能决定K l 值大小的诸因素，其相互间可用等效公式 表示 K j 嗥 7 1 一K 肼 2 詈 耻瓦可蒜 ’ 1 1 √是 [ 1 1 景 2 鲁] 式中K 棚 l Q ，Q B ，是由于地面构筑物和通风机风道的 不严密性，在空气经过时而产生的外部漏损 吸人 系数； R 、R 、R k 矿井的总风阻、外部线路吸入空气的 风阻和通风机风道的风阻。千缪。 从公式 7 、 8 可知，矿井通风，无效益的能耗很大程 度取决于地面构筑物和通风机风道的密闭程度，还取决于 风阻的大小。 应该指出，按公式 6 、 7 、 8 求出系数K l 时，用在 矿井通风上的有效功为一定值，而通风系统动力学效率的 增加只能看作是减少通风风阻 风／R 的值 和增大外部吸 人空气线路的风阻 相应减少彤R 的值 的结果。按公式 5 进行计算，可以量估出外部通风系统的能量损失，并可 确定使其降低的方法。 系数K 2 的真正价值是能挖掘辅助能耗的经济潜力， 使通风时矿井供风的大部分得到合理的利用。对于瓦斯 矿井空气的合理利用系数用下式确定 万方数据 8 煤芷遮让趔 生筮2 期 K g ，1r q 、 将公式 5 、 7 、 1 0 一起考虑，可将瓦斯矿井通风系 ⋯ 1 一午 0 7 5 3 1 ⋯7 统的整个系数用下式表示出来 施莲导鞣意善鳓批积俑室K 岩盎s 心一尚， ㈣， 及其他 量对于全矿井风量的比值；“一，1 。，堆．RL ”“J - L ” 1 一中 0 ．乃o J u 卜矿井微风流中沼气的实际浓度，％。从公式 u 一1 细7 十R l 9 中可得出，通风系统的内系数近似等于 按公式 1 1 进行的计算表明，在通风系统令人满意的 r状态下 恤 0 ．6 5 ；K l 0 ．6 ；l 2 0 ．9 5 ，矿井通同的无效益 K 221 一o 5 [ 1 一可葡] 1 0 ’ 能耗达萄6 ㈣％；在不好的状态下 ‰o ．5 ；K 1 o ．3 ； 按公式 1 0 进行的计算表明矿井的弱风流中的沼气 K 2 O ．8 达8 ㈣％；在良好的状态下 恤0 ．7 5 ；K l O ． 浓度相对小时 0 ．3 珈．4 ％ ，由于没有充分利用风量，通 7 5 ；K 2 1 ，不超过通风总能耗的3 5 4 0 ％ 表l a 、b 、c 。 风的多余耗能量可达】5 2 0 ％。 表1矿井通风系统能量消耗 ＼绍 消耗能量的组成 占＼成 ＼＼ 通风消耗主扇消耗通风系统外矿井不合理 利用的能量 攒右＼＼ 总能量的能量部消耗能量的能量消耗 、、3 通 a 理想状态1 0 03 5 2 6 23 7 风 ● 系 b 不好时 1 0 05 03 531 2 统 状 态 c 良好时1 0 02 51 9O5 6 矿井通风的实际数据表明，在某些条件下外部漏风量 达5 0 ％，设计中，当主要通风设备安装在箕斗井中时，外 部漏风系数应是O ．2 3 ；配制在罐笼井中时为O ．1 7 ；在不作 为提升的井筒中或小井中应是0 ．0 9 ，在作为提升或下放材 料的小井中为0 ．2 3 。 可从计算的结果看出，目前4 0 ％矿井的井外漏风量 不超过2 0 ％，即外部漏风系数为O ．2 左右，这一系数可作 为在地面构筑物和通风机风道严密的情况下，为保证最低 能量损失的界限。 值K 删 0 ．2 ，相对值R ，R 一般为0 ．0 7 。在矿井通风 设计中，通风机风道的负压损失应不大于1 0 ％。这时数 值‰ 0 ．2 和刚吃 0 ．0 7 ，则相应的取，R O ．1 ，此值也 可看作是一个能决定通风机风道空气动力质量的极限值。 在该极限值下，在通风系统这一要素中可真正达到最低能 耗。 实际资料表明，不同的采煤区，矿井通风效率的实际 数据表明，在矿井通风无效能耗方面，大约4 0 ％的矿井可 算做比较好的 表l b ，4 0 ％是比较理想的 表l a ，2 0 ％是 不太好的 表1 c 。 当通风系统由不太好的状态转换为令人满意的状态 时，每年节省的电能是巨大的。再转为良好的状态其节能 又增加近1 倍，这样看来，矿井通风中降低无效益能耗的 一种基本方法就是减少外部的漏风，即靠提高地面构筑物 的密闭性来降低能量损失要比单纯注重增大矿井的给风 量更有作用。 当井外漏风系数发生变化时，矿井给风量的变化按下 面比例式计算 要魁岳鲤 1 2 Q l Q B l 1 一K 咖 纠 通风机的风阻则以下式计算 R 位鲁 1 一‰ 2 ‰一鲁 1 一㈦ 1 3 式中的符号l 指的通风系统的初始状态，而符号2 是外部漏风改变后的状态。 结论 1 在矿井设计中，减少矿井外部漏风是不会使矿井 风量显著增加的，提高地面构筑物的密闭性可大大减少无 效能耗，是矿井通风节能的重要措施。 2 矿井通风节能的重大潜力与提高通风机的工作效 益系数有关。较大的效益系数取决于通风机和通风网路 参数的相互一致。 3 当矿井原来风阻改变时通风机的风阻也在小的程 度上改变着。． 4 矿井通风系统的功能状态与它的动力状态相协调 是矿井通风节能的关键。 责任编辑章新敏 万方数据