孙疃矿井主井提升机电机冷却通风及余热利用工程设计

摘要：结合安徽淮北孙疃矿井主井提升机电机冷却通风及余热利用工程设计实例,介绍了提升机电机冷却通风及其余热利用的工艺流程以及工程设计各环节中需要注意的相关问题。

关键词：矿井；提升机电机；冷却通风；余热利用

Abstract: Combining with the project design practice of motor cooling ventilation and residual-heat utilization on hoisting machine of the main shaft of Sun Tuan mine in Huaibei city, Anhui province, the paper introduces the technological processes and the relevant issues of the each link in design of the project.

Key words: mine; hoisting machine; cooling ventilation; residual-heat utilization

中图分类号：TD214文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

随着我国国民经济的快速发展，全国煤炭需求总量将进一步增加，长期以来，煤炭的生产和消费在一次能源中占70%以上，在较长的时间内煤炭仍将是我国的主要能源。

矿井主井提升机是在矿井生产中担负提升原煤及矸石等物料的提升作业任务, 是整个矿井生产中的一个重要的机械设备, 因此要求其能保证长时间稳定的工作状态。由于提升机电机功率大,电机发热量大， 必须采取有效的通风散热措施, 否则将会导致电机温升过高造成提升机工作的中断而带来严重的经济损失。提升机电机冷却通风设计的目的就是对提升机电机进行强迫冷却通风, 带走电机运行时产生的热量，使提升机电机能够正常工作。同时对电机冷却通风中的余热进行回收利用。

1工程概况

孙疃矿井位于安徽省淮北市濉溪县境内，隶属淮北矿业集团有限责任公司。淮北矿业集团有限责任公司现拥有二十多对矿井，是中国企业500强之一，全国煤炭工业100强第19位。孙疃矿井共有煤炭资源储量261.59Mt，核定矿井年生产能力为2.4Mt。本井田各可采煤层以低灰、低硫、低磷、高挥发分、高热值和中强粘结性的1/3焦煤为主，气煤次之；主要可作炼焦配煤，也可用于工业锅炉燃烧。

孙疃矿井主井提升机采用直流电机拖动，电枢回路由无环流，采用串联12脉动、全数字控制。主井提升机选用型号JKMD-4×4（Ⅲ）型多绳落地式提升机1 台, 提升容器为一套20t 的双箕斗,其配套电动机功率高达260OkW，电机发热时表面温度能够达到120℃甚至以上，因此必须对电机进行强迫冷却通风，从而保证提升机能够正常。

孙疃矿井主井提升机电机设备提供的电机冷却通风风量：20.3m3/s,通风阻力：910Pa。

孙疃矿井主井提升机电机冷却通风及余热利用设计包括冷却通风系统设计与余热利用系统设计两个部分，其系统流程详见电机冷却通风及余热利用系统流程图。

2 冷却通风系统设计

2.1 进风百叶窗

进风百叶窗在选型上主要是控制流速, 使阻力和噪音都不至于过大；为保证百叶窗进风时不易吸入地面的污物以及为防止雨季雨水的浸入，同时考虑提升机房层高，本设计百叶窗窗台高度为900mm，百叶窗外墙设防雨罩。根据通风进风量大小和风速要求，本设计百叶窗选型尺寸为：6000mmx1800mm, 面风速控制在2.0m/s以内。

2.2 进风室

进风室是一土建风道部件,作用就是在其内部布置袋式过滤器。本工程在设计进风室时候考虑如下原则：①便于袋式过滤器安装、更换、清洗，满足施工操作的安装距离；②避免在该段产生过大的风道阻力；③尽量减少占地面积，使得系统布置紧凑高效。依据土建实际，本设计确定其净空长度为1.2~1.5m。

电机冷却通风及余热利用系统流程图

2.3 袋式无纺布过滤器

本工程对通风吸入的空气要求进行初效过滤, 按照流速不超过0.2m/s进行控制,选用ZW-1型袋式无纺布过滤器36只，每只外形尺寸：520x520x600，风量：3000m3/h,初阻力：100Pa。过滤器采用9x4的矩形布置方式，设计面风速为1.85m/s。工程中按照选定的型号和安装形式，墙面预留5620mmx2580mm的洞口,四周预埋角钢边框，洞底距离地坪高度为250mm。过滤器框架由角钢与扁钢焊接而成，过滤器通过螺栓与固定于钢架框上。

2.4 风机室

整个风机室相当于一个进风静压箱, 为保证较好的进风气流组织, 风机室内的布置必须保证风机的两侧和后侧分别留有不小于1~1.2倍风机吸人口尺寸的净空, 考虑到以后在实际中对风机采用就地检修方式, 在机房内要预留风机检修的位置, 设计中在风机的两侧和后侧分别留了适当的净空。由于运行时风机室内成负压，同时为方便风机的运入和检修维护的方便, 风机室房门应设置为外开。

2.5 低噪声型混流通风机

本设计依据提升机电机厂家所提供的电机设备冷却通风风量与设备通风阻力，设计选用HL3-11 N0 10.5A低噪声型混流通风机2台（其中1台仓库备用）进行送风, 其风量：86385 m3/h,风压：1671Pa,风机转速1400rpm，配套电动机型号Y280S-4,功率为75kW。

2.6 通风风管

通风风管采用矩形风管：900x1500，由δ=4 mm的钢板加工而成，大风管配有加强筋，加强筋用50x5扁钢，加强筋网格密度为600×600左右。风管与风管采用法兰连接（亦可焊接），法兰与法兰之间垫δ=5mm石棉板。风管制作完毕后应除锈，然后刷刷樟丹一道,银粉漆二道。本工程风管设计风速宜控制在10~18m/s之间。

2.7 进风小室

进风小室三面侧壁为设备基础，一面侧壁为钢板与电动机进风口法兰焊接，用4 根10号工字钢做小室底板之托架。整个进风小室是个密闭的空间，洁净空气经过进风小室进入所需通风冷却的主井提升机电机。

2.8 减震降噪

本工程在初始设计阶段就考虑了减震降噪，主要体现在下列几个方面：①设备选型上采用低噪声型混流通风机。混流风机是介于离心通风机与轴流通风机之间的一种新型通风机，与同机号其它风机相比较，它具有离心通风机的高压力、轴流风机的大流量。主要优点是结构紧凑进出气流不受方向限制，故而安装极为方便，噪音低、振动小、省电节能；②工程中为风机出风口设置了软接进行减震；③严格要求业主在风机房的四壁以及顶部贴吸音材料, 选用密封性好的机房门或者贴密封条进行降噪；④管道穿过机房维护结构处四周的缝隙，使用具备隔声能力的弹性材料填充密实。

3 余热利用系统设计

矿井提升机电机通风余热与风源热泵技术的结合利用，不产生污染，并且运行效率较高，因此是一项绿色环保、高效节能的实用新技术，对建设现代化新型矿井和节能减排具有重要意义。根据矿井同型号直流电动机实际运行冷却通风进、出电机的风温测定，以及电机设备提供的不同荷载运行状态下电机发热量，孙疃矿井主井提升机实际运行时电机发热量约为100~150kW，设计利用电机冷却通风中的余热，可以用于建筑单体采暖或供浴室洗浴用热水及井筒防冻供热。如果本项目电机冷却通风产生的余热能够得到有效地利用，相当于每年可节约300吨左右的标准煤。