第50屆等級獎論文---小康礦主通風機風門防凍系統(tǒng)設計與應用
小康礦 ???耿忠閣 ?李本學劉連君
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摘 ?要 ?在主通風機房風門處安裝風門防凍系統(tǒng)，熱介質通過主加熱單元電熱器加熱、循環(huán)泵加壓及暖氣水輔助加熱器后，進入風門熱循環(huán)系統(tǒng)對風道進行加熱，通過電控系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行自動化控制和監(jiān)管，使主通風機房風道內溫度達到0℃以上，消除了主通風風門因結凍產生的安全隱患。
關鍵字 ?主通風機 ?風門 ?防凍 ?熱循環(huán) ???
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煤礦主通風機擔負著向井下輸送新鮮空氣、排出粉塵和污濁空氣的重任，而風門的開啟與關閉控制著井下馮亮的大小與方向。礦井抽出式主通風機在冬季抽出井下濕熱空氣在風門處進行冷熱交換產生凝結水，地表水入風道內，產生結凍現(xiàn)象，嚴重時導致風門無法正常開關?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定主要通風機房必須按照2套同等能力的通風機，一套使用一套備用，備用通風機要在10min內啟動。為預防冬季風道風門解凍，不能正常切換開啟，應采取有效的防凍措施。風門的防凍傳統(tǒng)方式主要依靠人工檢查維護，存在工作量大、作業(yè)不安全、防凍不可靠等因素，亟待改進。
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1 項目背景
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小康煤礦地處康平縣，每年1月份為最冷月，日均溫度為-7～-18℃，最低氣溫-28℃，冬季時，由于抽出的井下濕熱空氣在風門處進行冷熱交換，風門前后產生大量凝結水，地表水因風道低于地表面，會順著風道墻壁裂隙滲入風道內，最后凝結水和地表水匯集在風道內，產生結凍現(xiàn)象，嚴重時導致風門無法正常開關，存在較大的安全隱患。
?????主通風機風門的防凍傳統(tǒng)方式主要依靠人工檢查維護，存在工作量大、作業(yè)不安全、防凍不可靠等因素，風門防凍措施中的拉動風門、撒鹽等措施對風門存在誤操作、腐蝕風門、積冰增厚造成漏風量等安全和損壞設備的隱患。
根據(jù)設備檢修記錄記載小康主通風機風門在2005年1月風門絞車鋼絲繩因風門結凍被拉斷，2018年1月主扇風門因結凍拉風門，風門底部拉起500mm高，造成漏風量增大，因此設計并應用一套主通風風門防凍系統(tǒng)是十分有必要的。
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2 主通風機風門防凍系統(tǒng)方案設計
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主通風機風門防凍系統(tǒng)包括主加熱單元、輔助加熱單元、風門熱循環(huán)單元、電氣控制單元和視頻監(jiān)視單元。
2.1主加熱單元
主加熱單位由介質箱、加熱器、循環(huán)泵、壓力監(jiān)控及調節(jié)系統(tǒng)、溫度監(jiān)控系統(tǒng)等組成。
利用廢舊稀油站進行改造，油箱作為介質箱，油加熱器作為介質加熱器，油泵作為循環(huán)加壓泵，使用指針壓力表和電接點壓力表對系統(tǒng)壓力進行監(jiān)控，使用稀油站壓力調節(jié)閥調節(jié)循環(huán)泵壓力，安裝電接點溫度表，根據(jù)溫度控制電加熱器運行與停止。詳見圖1。
2.2輔助加熱單元
輔助加熱單元由熱源和換熱器組成，在主加熱單元出水管上增加輔助加熱單元，利用暖氣水作為輔助加熱單元的熱源，空壓機水冷卻器改為換熱器。
從值班室暖氣引出進回水進入換熱器散熱管，冷卻液通過換熱器箱體與散熱管接觸帶走熱量進行輔助加熱。同時在主加熱單元發(fā)生故障無法加熱時，可以利用輔助加熱器對循環(huán)介質進行加熱，保證風門熱循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)運行。
2.3風門熱循環(huán)單元
風門熱循環(huán)單元由熱介質、分水器、集水器、管路系統(tǒng)組成。運行方式為在用風機側關閉循環(huán)，備用風機側開啟循環(huán)。
熱介質：為保證在用風機側關閉循環(huán)后，防止介質產生結凍，使用冰點為-40℃、沸點為106℃的HEC-‖型防凍液作為熱介質。
熱介質通過加熱、循環(huán)泵加壓及輔助換熱器后，進入分液器，將出水分成6路，每3路分別進入在用和備用主通風機風道內，使用混凝土將地熱管路埋設在風門前1m范圍內，循環(huán)完成后通過集液器匯集到總管后回液至介質箱內再次加熱、循環(huán)。
圖1 主通風機風門防凍系統(tǒng)圖
1、電動機2、循環(huán)加壓泵3、壓力調節(jié)閥4、過濾器5、截止閥
6、疏水器7、分液器8、集液器9、電阻絲加熱器
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2.4電氣控制單元
從主通風機房配電室低壓電源柜4-7#斷路器引出380V電源，為整個系統(tǒng)提供動力電源及控制電源。在配電箱內安設空開、接觸器、轉換開關等設備，用于系統(tǒng)的配電及控制。詳見圖2。
圖2 主通風機風門防凍系統(tǒng)電控系統(tǒng)圖
2.5視頻監(jiān)視單元
在主通風機房和風道房內安裝視頻監(jiān)視器，通過光纖引至調度室內，通過調度顯示器對防凍系統(tǒng)和風門進行監(jiān)視，保證風門防凍系統(tǒng)正常、連續(xù)運轉。
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3 主通風機風門防凍系統(tǒng)的應用
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風門防凍系統(tǒng)應用后，系統(tǒng)加熱正常，無發(fā)生加熱器損壞等問題，雙套循環(huán)、加熱系統(tǒng)保證設備連續(xù)運轉，風道內溫度提高明顯，在關閉主通風機風道房門時，風道內溫度為13～22℃，開啟主通風風道房門時，風道溫度為9～15℃。
通過風門防凍系統(tǒng)提升風道內風門處的溫度，徹底解決北方冬季主通風機風門處結冰打不開問題，保證備用主通風機風門完好備用，減少了備用主通風機啟動時間，消除了備用主通風機啟動中的安全隱患，保證礦井通風安全；消除了風門依靠人工檢查維護的防凍傳統(tǒng)方式，降低勞動強度、作業(yè)風險和防凍不可靠的因素，消除了風門和鋼絲繩拉壞、拉斷的風險，降低了誤操作為的風險，提高了設備的安全性。
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4 結 ?論
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風門防凍系統(tǒng)應用后，系統(tǒng)加熱正常，無發(fā)生加熱器損壞等問題，雙套循環(huán)、加熱系統(tǒng)及視頻監(jiān)視系統(tǒng)保證設備連續(xù)運轉，系統(tǒng)應用狀況非常好，通過風門防凍系統(tǒng)提升風道內風門處的溫度，徹底解決風門處結冰問題，無需人力處理風門結凍，徹底解決北方冬季主通風機風門處結冰打不開問題，保證主通風機備用風門完好備用，為保證礦井正常通風提供堅強的保障，為礦井以風定產提供堅強有力的保障。
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第一作者簡介：耿忠閣（1985-），男，工程師。2008年畢業(yè)于遼寧工程技術大學機械工程及其自動化專業(yè)，現(xiàn)任小康煤礦運轉隊技術員。聯(lián)系電話：13591090943。
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