矿井通风的能耗分析与节能措施

【摘要】对于井下采矿作业来说，良好的通风条件是保障工作顺利进行的首要因素。目前我国井下采矿的通风系统大都存在能源消耗大、能源利用低、工作效率低的问题。本文分析了矿井通风的能耗并提出了节能措施

【关键词】矿井通风 能耗分析 节能措施

中图分类号：TE08文献标识码： A

近年来，由于我国在矿山资源的开发上不断的进行重视和投资，使得矿山资源的开发越来越快。随着开采的越来越深，矿井两侧的岩温增高，风路延长，但相应的风路阻力增大，风向调节和风流压缩难以控制。矿井内部深处的有毒有害物质不能及时排出，对井下采矿带来一定的安全隐患。如何对矿井进行通风、节能成为现今采矿行业面临的亟待解决的重要问题。

一、矿井通风的节能实例

矿井通风机的作用是向井下提供新鲜风流和排除井下浑浊空气和有害气体，是煤矿安全生产的重要环节。然而传统通风系统风量依靠调节风门实现。这种调节方法不仅调节不便、且浪费时间，加之采用直接或间接降压启动，使大功率电机启动时间较长、电流较大；保护功能不全时，易使电机受损，也使电网受到冲击，造成供电系统跳闸。矿井通风机采用节能型变频器技术，能在一定程度上解决上述问题、促进煤矿生产顺利进行，并且节约能源。

某矿井下装有2台对旋风机，每台风机配置450kV、6kV防爆型电机，虽其叶片角度能调到最小，风门也能调节风量，但其效率低、运行状况差、能源浪费大、维修量也大，导致井下风机不能很好发挥作用，也不适应时代要求。后来该矿将变频调速技术用在矿井通风机上，仍是2台参数一样的电机，采用1台1000kW的高压变频器，对2台电机进行控制并实行开环定速运行，风量风压控制在满足矿井需求时，可将能耗降至最低，并能减少维修工作量。

二、影响矿井通风能耗的分析

1、巷道断面的影响。一些巷道因设计不合理很容易出现断面较小的情况，或者因巷道年久失修造成风路不通，使得风阻明显变大，风压增高而风量直线下降，这不但会加大通风能耗，且风量也无法提升，从而使通风系统始终以较低的工作效率运行。

2、矿井生产分布布局的影响。矿井的生产分布布局并不是一成不变的，在采矿过程中，它会随着采矿场地情况、挖掘生产状况和地质地表的变化而进行变化，相应的矿井下的通风系统也要随生产分布布局变化，而进行重新设置与安装，不仅麻烦耗时，还会影响矿井采矿进程。因此，矿井的生产分布布局规划是否合理，直接关系着矿井下通风系统的正常运行，要想井下通风系统一直保持良好的运行状态，设计、优化一个合理的矿井生产分布布局至关重要。

3、矿井通风构造物的影响。矿井通风构造物对于调节风量方面起着重要作用，主要是在矿井风路的重要“转折”地点(如断面、拐角等)架设通风构造物，对风量进行有效调节，防止矿井通风量过大或过小。但矿井通风构造物却没有引起矿井管理人员的足够重视，对于井下的通风构造物的安装技术、施工质量及日常管理等都没有抓紧，十分松散，导致矿井通风构造物无法发挥其正常作用，不仅调节风量效率低下，漏风、串风等现象还时常发生，造成矿井通风阻力逐渐增大，进而影响通风系统的正常运行。

4、地表或者采空区漏风因素。采用导风板引风或者空气幕挡风是目前矿井增加风量流通的最佳选择之一。随着近些年来我国在有效压力研究方面的不断突破，有些能够有效地解决漏风问题的设备相继问世，例如风量大、口径宽的空气隔幕等。运用这些先进的设备可以有效地控制地表漏风问题，进而增强通风质量，降低通风耗能。

三、矿井通风的节能措施

1、降低风阻。降低井下采矿矿井通风阻力的主要途径有两方面，一是采用周长较小的断面形状，二是对断面降阻能力进行改进。有些工段转弯较多，还有一些局部转弯工段会对通风风量产生直接影响，通过降低转弯弯度或增加导风板都能够有效降低风阻。在矿井的生产规划设计中,要高度重视矿井通风路线的规划设计,最大程度地缩短通风线路, 及时将一些多余的或者废弃不同的通风管道进行封闭处理,确保矿井的通风系统将风量顺着通风路线输送到矿井下方用风点,提供矿井下面的通风状况,降低整个矿井通风系统的通风阻力,提高通风系统的运行效率,降低能量消耗。

2、风机节能。在井下采矿矿井中。主扇风机就好比人的肺一样维持着整个矿山的呼吸，占整个矿山通风系统能耗的90%以上为主扇风机所消耗。目前我国井下采矿矿井的通风风机消耗能源极高，但其工作效率却不是很高，通常情况下，通风风机的耗电量要占整个矿井设备耗电量的50%以上。目前新研发的高效节能型扇风机能够获得极佳的节能效果，在确保矿井风量需求的基础上，其耗电量仅为旧式扇风机的50%。从节能的角度讲，根据工矿点的作业情况，对通风机的风量进行调节是非常必要的。通过调节使通风机运行在高效区，对于节约用电、降低成本，提高经济效益有着很重要的意义。基于此，我们应在经济条件允许的情况下，尽量用新型节能扇风机取替旧式扇风机，从而为创建低碳社会作出应有贡献。

3、自然风压充分利用。自然风压具有两面性，它既可以为井下通风提供动力，又是引发通风事故的罪魁祸首。所以我们在进行井下采矿矿井的通风工作前，必须对自然风压的产生规律进行详细的分析和研究，以便对自然风压进行有效利用，随着自然风压的变化对通风机的工作状况进行与之相适合的调整。从而实现降低通风设备能源消耗量，减少通风系统运行成本的目的。

4、降低矿井通风构建物阻力。为了有效地解决矿井地表漏风的现象,降低由于风窗和风门造成的风压损耗, 积极采取相应措施确保矿井通风构建物稳定运行,性能良好。在矿井的日常生产运行过程中,可以将具有优良气动性能、较低空气阻力的通风构建物,例如导风机、绕线风桥、空气幕隔等装置,安装在风量集中和风速较快的矿井地段,这种安装方式可以有效地减少矿井地表漏风的现象,大幅度提高矿井通风系统的风量利用效率,明显降低通风系统的能量损耗。

四、变频调节技术在矿井通风机的应用

据相关统计，我国规模以上煤矿通风机耗电量大约占全矿耗电量的20％左右。与此同时，我国煤矿通风机的平均负荷率只有60%左右，因而通风机的节电节能潜力有很大的空间。长期以来，我国煤矿企业在选择通风设备的时候，一般倾向于设备的安全性和可靠性，而不是节能，又受技术和投资的限制，通风机大多数属于交流电动机，采用的是不调速技术，主要依靠调节风门的方式调整风量。虽然设备结构简单、投资小、可靠性高、维修简便，但能源浪费极大。

变频风量调节的基本原理是利用异步电动机的同步转速随频率变化的特性，通过改变电动机的供电频率对风量进行调节。与机械风量调节模式相比，变速风量调节模式能够实现风量的自动调整；与恒速风量调节模式相比，变速风量调节模式是通过改变电机的供电频率而不是依靠人为地增加通风阻力调节风量的，因而比较节约能源，运行成本比较低。进一步讲，风量与电机转速、供电频率和电负载量同步，因而可以节约能源消耗。

变频调速技术，不仅节能、且易启动、节约成本、自动化程度较高，在矿井生产中应用能更好满足实际需求。随着时代的发展，对通风机的要求将会更高，为了更好满足实际需求，应该加大对变频调速技术的研究力度。

四、结语

井下采矿矿井通风节能工作是一项重要的管理性工作，也是一项复杂的技术性工作。不仅对矿井通风系统中通风机的工作效率、通风机的能源消耗、通风机输送的风量有极高的要求，还要求矿井采矿工作的管理人员对影响通风效果和风量的因素，如通风构造物、巷道断面及漏风处理等方面进行严格管理。进入21世纪以后，科学技术飞速发展，我国政府对节能减排工作给予了高度重视，各种节能新技术不断涌现，给煤矿技术改造提出更新的要求，变频技术也正朝着综合化，智能化方向发展。

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