第十六章通風設備

1、第十六章第十六章 礦井通風設備礦井通風設備16.1 概述概述一、井下有害氣體的種類一、井下有害氣體的種類1.CO2:無色略帶酸臭味，對空氣的相對密度為無色略帶酸臭味，對空氣的相對密度為1.52，常聚集于，常聚集于巷道的底部、井筒和下山的掘進迎頭。不助燃也不能供呼吸，巷道的底部、井筒和下山的掘進迎頭。不助燃也不能供呼吸，略毒，易溶于水。略毒，易溶于水。20%-25%時人將中毒死亡。時人將中毒死亡。2.CO：無色、無味、無嗅。相對密度為：無色、無味、無嗅。相對密度為0.967，微溶于水，有，微溶于水，有毒。對血液、神經有害，與血紅蛋白的結合力比氧氣高毒。對血液、神經有害，與血紅蛋白的結合力比氧氣高

2、200-300倍。倍。3.H2S：無色、有臭雞蛋味、有毒，易溶于水。刺激粘膜，引：無色、有臭雞蛋味、有毒，易溶于水。刺激粘膜，引發(fā)肺水腫、缺氧。發(fā)肺水腫、缺氧。4.NO2：褐紅色、有強烈刺激性氣味。相對密度：褐紅色、有強烈刺激性氣味。相對密度1.59，易溶于，易溶于水水(HNO3)，引發(fā)肺水腫。，引發(fā)肺水腫。5.SO2：無色、有強烈硫酸味及酸味，濃度在：無色、有強烈硫酸味及酸味，濃度在0.0005%時即可時即可嗅到。相對密度嗅到。相對密度2.22，積聚于巷道底部。易溶于水，積聚于巷道底部。易溶于水(常溫常常溫常壓下一個體積水可溶入壓下一個體積水可溶入4個體積的個體積的SO2，形成，形成H2SO

3、4，引發(fā)，引發(fā)喉炎、肺水腫，濃度達喉炎、肺水腫，濃度達0.05%時，短時可致命。時，短時可致命。6.NH3：無色、有濃烈臭味，相對密度：無色、有濃烈臭味，相對密度0.596，易溶于水，易溶于水，達達30%濃度時可爆。刺激粘膜，引發(fā)喉頭水腫。濃度時可爆。刺激粘膜，引發(fā)喉頭水腫。7.H2：無色無味無毒，相對密度：無色無味無毒，相對密度0.07，可自燃，濃度達，可自燃，濃度達4%-74%時可爆。時可爆。8.瓦斯：成煤過程的伴生物，其成分十分復雜，含瓦斯：成煤過程的伴生物，其成分十分復雜，含CH4、CO2、N2等，主要成分是等，主要成分是CH4(甲烷甲烷)，無色，無味，相，無色，無味，相對密度對密度0

4、.554，聚集于巷道頂部、上山掘進面及頂板冒，聚集于巷道頂部、上山掘進面及頂板冒落的空洞中，擴散性很強，無毒，但不能供人呼吸。落的空洞中，擴散性很強，無毒，但不能供人呼吸。不助燃，但與空氣混合達到一定濃度后遇火可燃或爆不助燃，但與空氣混合達到一定濃度后遇火可燃或爆炸。炸。瓦斯爆炸的三個條件：瓦斯爆炸的三個條件：1)瓦斯含量瓦斯含量5%-16%2)氧氣含量氧氣含量大于大于12%3)火源火源(650)三個危害：三個危害：1)爆炸溫度爆炸溫度1850 -2650 2)爆后氣體壓力爆后氣體壓力是爆前的是爆前的7-10倍（沖擊波）倍（沖擊波）3）爆后產生大量有害氣）爆后產生大量有害氣體（瓦斯爆炸中死于體

5、（瓦斯爆炸中死于CO中毒的達中毒的達70%以上）以上）二、礦井氣候：二、礦井氣候：指礦井空氣的溫度、溫度、風速三個參數的指礦井空氣的溫度、溫度、風速三個參數的綜合作用狀態(tài)，礦井氣候條件對井下人員的身體綜合作用狀態(tài)，礦井氣候條件對井下人員的身體健康和勞動安全有重要影響。健康和勞動安全有重要影響。三、礦井通風設備的作用三、礦井通風設備的作用向井下輸送新鮮空氣供人呼吸；稀釋和排除向井下輸送新鮮空氣供人呼吸；稀釋和排除有害氣體；調節(jié)井下氣候，改善勞動條件，保證有害氣體；調節(jié)井下氣候，改善勞動條件，保證安全生產。安全生產。四、礦井通風系統(tǒng)四、礦井通風系統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)點供給新鮮空礦井通風系統(tǒng)

6、是向礦井各作業(yè)點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的進、回風井的布置方式，主氣、排出污濁空氣的進、回風井的布置方式，主要通風機的工作方法，通風網路和風流控制設施要通風機的工作方法，通風網路和風流控制設施的總稱。的總稱。1.通風系統(tǒng)類型通風系統(tǒng)類型1）中央式：進、回風井位于井田走向的中央，）中央式：進、回風井位于井田走向的中央，分為中央并列和中央分列兩種。分為中央并列和中央分列兩種。2）對角式：）對角式：兩翼對角式：進風井位于中央，兩翼對角式：進風井位于中央，2個回風井位于邊界兩翼。個回風井位于邊界兩翼。分區(qū)對角式：進風井位于中央，各采區(qū)分區(qū)對角式：進風井位于中央，各采區(qū)設一回風井。設一回風井。區(qū)域式：

7、每個生產區(qū)域開進、回風井，區(qū)域式：每個生產區(qū)域開進、回風井，分別構成獨立的通風系統(tǒng)。分別構成獨立的通風系統(tǒng)。3）混合式）混合式四、主要通風機的工作方式及安裝地點四、主要通風機的工作方式及安裝地點1）抽出式：主通風機安裝在回風井口）抽出式：主通風機安裝在回風井口特點：整個礦井通風系統(tǒng)處于低于大氣壓的負特點：整個礦井通風系統(tǒng)處于低于大氣壓的負壓狀態(tài)，當主通風機因故停機時，井下風流的壓壓狀態(tài)，當主通風機因故停機時，井下風流的壓力處于提高狀態(tài)，比較安全。使用最多。力處于提高狀態(tài)，比較安全。使用最多。2）壓入式：主通風機安設在入風井口）壓入式：主通風機安設在入風井口特點：整個系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)，當冒落裂隙

8、通達地特點：整個系統(tǒng)處于正壓狀態(tài)，當冒落裂隙通達地面時，井下有害氣體通過塌陷區(qū)向外漏出，主通面時，井下有害氣體通過塌陷區(qū)向外漏出，主通風機停機時，井下風流壓力降低?？傔M風通道上風機停機時，井下風流壓力降低。總進風通道上需設通風構筑物，以引導、隔斷、控制風流，管需設通風構筑物，以引導、隔斷、控制風流，管理困難。理困難。3）壓抽混合式：入風井設風機做壓入式工作，回）壓抽混合式：入風井設風機做壓入式工作，回風井設風機做抽出式工作，通風系統(tǒng)進風部分正風井設風機做抽出式工作，通風系統(tǒng)進風部分正壓，回風部分負壓，工作面大致處于中間。便使壓，回風部分負壓，工作面大致處于中間。便使用設備多，管理繁雜，成本高。

9、用設備多，管理繁雜，成本高。五、通風機分類五、通風機分類1.按服務范圍分：按服務范圍分：1）主要通風機：負責全礦或某一區(qū)域通風任務）主要通風機：負責全礦或某一區(qū)域通風任務2）局部通風機：負責掘進工作面或采煤工作面的）局部通風機：負責掘進工作面或采煤工作面的通風使用的風機通風使用的風機2.按氣體在葉輪內部流動方向分按氣體在葉輪內部流動方向分1）離心式通風機：氣體沿軸向進入葉輪，在葉輪）離心式通風機：氣體沿軸向進入葉輪，在葉輪內轉為徑向流出。內轉為徑向流出。2）軸流式通風機：氣體沿軸向進入葉輪，經葉輪）軸流式通風機：氣體沿軸向進入葉輪，經葉輪后仍為軸向流出。后仍為軸向流出。六、通風機的工作原理六、

10、通風機的工作原理P4081.離心式通風機的工作原理：軸向進風、徑向出風。離心式通風機的工作原理：軸向進風、徑向出風?？諝庋剌S向進入葉輪，在葉輪內轉為徑向流出空氣沿軸向進入葉輪，在葉輪內轉為徑向流出2.軸流式通風機工作原理軸流式通風機工作原理JCZ系列抽出式局部通風機通風機 七、通風機的性能參數七、通風機的性能參數1.風量（排量）風量（排量）Q（m3/s）：單位時間內排出）：單位時間內排出氣體的體積。氣體的體積。2.風壓風壓1）靜壓）靜壓pj（Pa）：單位體積的氣體流過通風）：單位體積的氣體流過通風機后所獲得的壓力能（勢能）。機后所獲得的壓力能（勢能）。2）動壓）動壓pd（Pa）：單位體積的氣體

11、流過通）：單位體積的氣體流過通風機后所獲得的動能。風機后所獲得的動能。3）全壓）全壓pa（Pa）：單位體積的氣體流過通）：單位體積的氣體流過通風機后所獲得的總能量。風機后所獲得的總能量。3.功率功率1）軸功率）軸功率P（kw）：輸入功率，電機）：輸入功率，電機-風機風機軸軸2）有效功率）有效功率Pe(kw)：單位時間內氣體從通風：單位時間內氣體從通風機獲得的能量，輸出功率。機獲得的能量，輸出功率。4.效率：效率：1）全效率：）全效率：Pe/p2）靜效率：）靜效率：jPe/p5.轉速轉速n(r/min)；通風機葉輪每分鐘的轉數；通風機葉輪每分鐘的轉數16.2 通風機的特性曲線通風機的特性曲線一、

12、離心式通風機的特性曲線一、離心式通風機的特性曲線離心式通風機的工作原理與離心式水泵相似離心式通風機的工作原理與離心式水泵相似通風機理論風壓方程式：通風機理論風壓方程式：pTABQT該方程為一直線，考慮有限葉片和風力損失對壓力的影響后，該方程為一直線，考慮有限葉片和風力損失對壓力的影響后，得個性特性曲線。得個性特性曲線。二、軸流式通風機特性曲線二、軸流式通風機特性曲線理論風壓特性曲線：實際風壓特性曲線：理論風壓特性曲線：實際風壓特性曲線：為使通風機穩(wěn)定工作，最高點為使通風機穩(wěn)定工作，最高點A點以左的區(qū)點以左的區(qū)域均不畫出，同時不同的安裝角有不同的域均不畫出，同時不同的安裝角有不同的功率曲線和效率

13、曲線。功率曲線和效率曲線。通風機出廠時特性曲線是根據不帶擴散器的通風機出廠時特性曲線是根據不帶擴散器的模型實驗得到的，實際運行曲線與之不符，模型實驗得到的，實際運行曲線與之不符，需測繪個體特性曲線。需測繪個體特性曲線。 FBCZ54N08-20#5.5KW-132 系列礦用地面抽出式主扇風機系列礦用地面抽出式主扇風機設設計計制制造造特特點點: FBCZ54N08-20#5.5KW-132系列礦用地面防爆對旋軸出式主扇通風機 FBD54N03.5-10#5.5KW2-55KW2系列礦用防爆對旋式軸流局部通風機16.3通風機的構造及反風裝置通風機的構造及反風裝置一、離心式通風機的構造：葉輪、機殼、

14、進一、離心式通風機的構造：葉輪、機殼、進風口、傳動部。風口、傳動部。二、軸流式通風機的構造：進風口、葉輪、二、軸流式通風機的構造：進風口、葉輪、中后導葉、傳動部、擴散器（風筒）中后導葉、傳動部、擴散器（風筒）中、后導葉：不旋轉，作用是將葉輪出口的氣流方中、后導葉：不旋轉，作用是將葉輪出口的氣流方向調速為軸向。又稱整流器。向調速為軸向。又稱整流器。擴散風筒：由于結構限制，出口截面不太大，因此擴散風筒：由于結構限制，出口截面不太大，因此出口流速較高，全壓中動壓占了較大比例，而動出口流速較高，全壓中動壓占了較大比例，而動壓沒有利用就散失在空氣中，造成不必要的浪費。壓沒有利用就散失在空氣中，造成不必要

15、的浪費。擴散器可將部分動壓轉變成靜壓，提高靜壓效率。擴散器可將部分動壓轉變成靜壓，提高靜壓效率。三、通風機的反風三、通風機的反風1.反風的意義和要求反風的意義和要求P420反風是將正常風流反向流動。要求主要通風機必須反風是將正常風流反向流動。要求主要通風機必須裝有反風裝置，必須能在裝有反風裝置，必須能在10min內改變巷道中的內改變巷道中的風流方向。當風流方向改變后，主要通風機的借風流方向。當風流方向改變后，主要通風機的借給風量不應小于正常風量的給風量不應小于正常風量的40%。2.離心式離心式通風機通風機的反風的反風3.軸流式通風機的反風軸流式通風機的反風1）反轉反風法）反轉反風法P4202）

16、反風道反風法）反風道反風法3）無反風道反風）無反風道反風16.4通風機在網通風機在網路上工作路上工作一、風壓分析一、風壓分析全壓全壓 p=pj+pd其中其中pj是克服和阻是克服和阻力的壓力，稱為力的壓力，稱為靜壓靜壓pd為出口動能損失，為出口動能損失，稱為動壓稱為動壓二、通風網路特性二、通風網路特性曲線曲線三、通風機的工況點和工業(yè)利用區(qū)三、通風機的工況點和工業(yè)利用區(qū)1.工況點：將通風網路特性曲線與通風機特工況點：將通風網路特性曲線與通風機特性曲線按同一比例繪制在同一坐標系上所性曲線按同一比例繪制在同一坐標系上所得的交點為工況點。得的交點為工況點。2.穩(wěn)定工作條件：穩(wěn)定工作條件：PjM0.9Pj

17、max3.經濟工作條件：經濟工作條件： jM0.8 Pjmax jM0.64.工業(yè)利用區(qū)：既滿足穩(wěn)定工作條件又滿足工業(yè)利用區(qū)：既滿足穩(wěn)定工作條件又滿足經濟工作條件的工作范圍。經濟工作條件的工作范圍。四、工況調整四、工況調整1.改變網路特性曲線調節(jié)法改變網路特性曲線調節(jié)法改變閘門，不經濟改變閘門，不經濟2.改變通風機特性曲線調節(jié)法改變通風機特性曲線調節(jié)法1）改變葉輪轉速（比例定律）改變葉輪轉速（比例定律）2）改變葉片安裝角度）改變葉片安裝角度軸流式軸流式3）改變前導器角度）改變前導器角度離心式離心式4）改變葉片數目法）改變葉片數目法五、通風機的聯合工作五、通風機的聯合工作1.串聯：目的是為了增加風壓，適用于網路阻力較大的系統(tǒng)，串聯：目的是為了增加風壓，適用于網路阻力較大的系統(tǒng)，2.并聯：目的是為了增加風量，適用于網路阻力較小的系統(tǒng)。并聯：目的是為了增加風量