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当矿井大功率排水设备峒室的通风散热

发布时间:2021-09-10 06:39:31 阅读: 来源:旋涡泵厂家

矿井大功率排水设备峒室的通风散热

1 概况

城郊煤矿隶属永城煤电(集团)有限公司,位于华北平原豫东地区永城煤田中部,于2003年10月投产的现代化大型矿井,年产优质无烟煤300万t以上,矿井服务年限118a。矿井采用立井分水平上下山开拓方式;地表标高+34m,井底大巷标高-495m;矿井采用中央分列式通风,矿井总入风量8 539m3/min,风压1 832 Pa。

由于井田位于华北石炭二叠系岩溶一裂隙水害区,煤层底板灰岩承压水涌水、突水频繁。矿井正常涌水量1 560m3/h,最大涌水量1 940m3/h,矿井排水峒室设1 250kW大型排水设备10台,平常同时运行3台以上,峒室出现温度高,设备散热效果差,通风不良等情况,急需采取有效措施加以解决。

2 主排水峒室高渐形成原因

(1)峒室位于角联风路增加风量困难。城郊煤矿矿井中央排水峒室位于副井井底车场内。由于矿井设计时对通风络局部考虑欠妥,造成排水峒室段位于通风在汽车照明和车身制作上络的角联风路上,实测峒室两端压差2 Pa。由于矿井东翼、东南翼入风风流大部分由井底车场联接北侧巷道流出,东翼入风风流经绕道流量减少,造成通过排水峒室通风络自然分配的风量600m3/min左右,而且增加风量困难。

(2)峒室内风流流速小,空气散热效果差。排水峒室主体高度大,断面25.7m2,相对风流风速小,设备运转产生的热量不能及时排出峒室,故积热的高温空气流出峒室时间延长。

(3)在型排水设备通风散势方式不当。大功率排水设备采取强制吸入排除散热方式,而且设备吸入口与排出口位置相对很近。采用空气对流散热,造成设备重复吸入设备散热刚排出的高温气体,严重降低设备的散热效果。

(4)采取的通风措施技术不合理,峒室高温形成后,在峒致富以入风侧增设2台局部通风机带风筒进行峒室通风,其作用只是风筒末端风流压入,提高少量峒室风量,能耗大、效果差。

3 峒室低压辅助通风

主排水设备峒室在井底车场主要巷道内,生产运输提升频繁,增加通风量靠通风络自然分风和改造风路方法难以实现。借助辅助通风设备来提高排水峒室供风量是最佳选择。

3.1 峒室辅助通风参数计算

以2002年9月31日的实测数据:排水设备峒室入口风流温度22℃,回风道风流温度35℃,风量652m3/min。

(1)排水设备峒室散热通风所需风量Q需。

Q需=Q原(t″1-t′0)/(t′2-t′0)

=652(35-22)/(30-22)

=1 059.5m3/min

≈1 100m3/min。

式中 Q需——峒室降温所需风量,m3/min;

Q原——峒室原实际进风量,m3/min;

t′0——峒室原实际平均进风气温。℃;

t′2——峒室允许的最高气温。℃;

t″1——峒室回风侧原实际平均气温,℃。

考虑到7、8月份高温季节,矿井入风流温度增高影响,风量调整系数聚1.4。

Q需=1.4Q=1 100×1.4=1 500m3/min

(2)排水峒室通风阻力h。

排水峒室风路全长136.8m,由摩擦阻力公式

h摩=αLpQ2/s3和局部阻力公式

h局=ξρV2 1/2g计算通风阻力h=91.6 Pa。

(3)辅助通风机全压P全。

P全=h+h动=183.3 Pa

3.2 辅助通风机选型

目前煤矿井下风机均属中高压系列,风量偏低,以11 kW局部风机为例:DSFA-52对刻风机(风量46~300 m3min),JBT-52风机(风量42~225 m3min)与同功率K40系列辅助通风机(风量648~1 518 m3/min)比较相差5倍以上。为此先用K40系列低压辅助风机。

依据峒室通风参数,由风机特性曲线选择K风机,风量732~1 920 m3/min;全压88.8~470.4 Pa。电机功率15kW;转数760r/min。风机集风器最大直径Ф1 692 mm。电动机与风机工作轮直接传动。风机叶片安装有32°、29°、26°、23°、22°共5个角度可调。

3.3辅助风机的安装及应用效果

通风机设在排水峒室回风道风,用隔断风门将峒室风流与回风隔开做抽出式通风。风机无段施工混凝土基础,把巷道底板平整垫平,直接将风机平衡放在底板上即可长期运行。

2003年7月辅助风机投入运行至今,风机运行平衡,噪声较小,峒室通风量为1 640 m3/m随着功能的增多in,峒室风流温度降至25℃以下,有效地解决了大型机电设备散热的峒室通风。

4 大功率排水设备峒室隔热风道通风

城郊煤矿考虑到矿井随着开采范围的扩大,矿井涌水有进一步增加的可能,为提高矿井防治水的可靠性,将在东南翼风井井底增设矿井排水系统,承担东翼采区涌出的排水工作。在峒室设计上应考虑大功率机电设备特点,对新建的峒室通风方式予以完善。

4.1 大功率排水机电设备散热方式的特点

大功率机电设备(1 000kW以上)电机均设有设备两侧吸入风流和排出设备散热风流装置的接出口,电机运转时设备内进行强制通风冷却。设备吸入用于降温冷却的风流直接来自峒室内空气,而设备内排出的散热风流也直接排入峒室内空气。有的机电设备吸入口和排风口距离较近,设备运转温度升高,是现在机电峒室存在的普遍现象。

解决方法是将设备排出的散热风流与峒室空气隔开,杜绝设备重复吸入散热气流,设备排出的散热风流集中专用隔热风道排至峒室以外。

4.2峒室专用隔热风道布置

在排水设备峒室的一侧或峒室底板下面,设置1条专用隔热风道,将排水设备电机散热排风口由引风管路直接排到隔热回风道内,经降温处理后,排出峒室以外风流中去(见图1)。

人大代表:粤西建设石化自贸试验区及国家石化基地1-峒室入风;2-隔热风道;3-水泵给水管道4-水泵电机;5-引风管道;6-隔断风墙;7-风流冷却水幕;8-排水沟;9-峒室回风

图1 排水设备峒室隔热风道布置

隔热风道可布置在峒室底板以下,其位置确定即要躲开水泵基础,又要便于和机电设备的散热风流排出口联接(一般采用机电设备排风口用矩形引风管来联接到隔热风道内)。专用隔热回风道在峒室回风巷出口要设隔断风门,借用矿井负压加强隔热风道内风流的排放作用。隔热风道在峒室内位置要考虑行人和设置引风管道的方便。为降低隔热风道的风阻,断面选择要核算风速控制在10m/s以下。

隔热风道和引风管路要设隔热层防护,防止通过岩壁或引风管壁传热致使峒室风流增温。

隔热风道出口处水电子万能实验机夹具是产品质量检测进程中用来固定检测对象冷却装置进行热风流强制降温。经降温处理的风流再排入矿井风流或回风中,降温后的冷却水由排水沟直接进入水仓排至地面。

机电设备散热排风口设置的引风管路,设备运转时排出的热风经引风管路,导入隔热风道内,为防止峒室内空气与隔热风道经设备内通路联通短路,在机电设备入风口设风流隔断装置,在电机停止运转时,关闭引风管路切断入风口,防止新鲜风流经隔热风道流走,当电机设备运转时,打开供风通道,进行设备散热通风。

该隔热风道布置方式,可使峒室空气与机械设备运转散热风流分开排放处理,峒室内风流不受设备散热影响,设备散热用风按需供给,并将散热风流排入风道内。排入隔热风道内的设备高温散热风流便于冷却降温处理,处理后的回风对矿井风流的热污染程度大幅度减小。

4.3 峒室使用隔热回风道的通风效果

(1)隔热回风道有效解决峒室空气升温。以现排水设备同时启动电机容量3 750kW时,峒室内空气温升在1~2℃。如采用峒室内通风,空气温度升高一般要>60℃以上,高温季节排水峒室入口风流温度一般要>28℃以上,峒室内空气温度要高于36℃以上。

(2)隔热风道可减少峒室的实际用风量。隔热风道内风流温度《煤矿安全规程》没有要求,对人员设备环境不造成影响。峒室用风可按每台机电设备散实际需风量供给,当设备停止运行就不再需要供给风量。峒室的回风侧的隔断风门只需保留少量换气风量。

(3)集中在隔热风道内排放的设备散热高温风流,便于采用水冷却装置进行降温,处理后的风流能有效的减少热对矿井风流影响程度。

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