案例分析煤矿空压机站集中管理设计.doc

案例分析煤矿空压机站集中管理设计
　　一、地面安装压缩机站原因
　　根据安监总煤行(2007)167号文件规定，即《关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通风、压风、防尘供水系统的紧急通知》;根据国家安全监管局国家煤矿安监局关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范(试行)》的通知及根据安监总煤装[2011] 33号文件规定，空气压缩机必须安装在地面。
　　鉴于上述原因，亚泰煤业二矿决定设计建立地面压缩机站。
　　二、矿区压缩机现状
　　亚泰二矿现有移动空压机(20立方)8台，分布在井下三个水平140水平1台为开拓二队、214段供风;-320压风硐室4台为一采、二采、三采、五采、201段、203段、204段、205段、211段;右部区1台为208段、209段、212段供风;-470水平1台为202段、206段、210段、213段、207段、215段供风;地面1台为开拓三队供风。-140、右部区、-470为掘进段队临时供风使用，-320压风硐室无回风系统，串联系统通风。
　　担负全矿风动设备的供风。由于采区供风距离较远、干线分支线路较多，导致供风质量较差、压缩机长时间运转，得不到维修和保养。
　　三、建立地面空压机站与井下分散压风硐室优缺点对比
　　1、维修保养方面：空压机集中管理有加载、卸载均衡，效率高使用寿命长等特点。建立压缩机站集中管理便于维护保养和检修，配风效果好，根据生产用风量能适当减少开机率。
　　建立压缩机站与分散管理的区别是，能节省电能，并提高安全供风质量，发现临时事故，能够及时得到处理解决，节省人力，并提高安全供风保障。螺杆式空压机容易实现综合自动化，现场使用维修量小，流量均匀、压力大，脉动小，耗电量小，可根据用风量自动调整空压机电机转速，使管网压力始终保持恒定的设定压力，从而达到空压机的节能降耗和提高供气质量的目的。
　　空压机分散管理不宜于维修、保养、浪费人力，因长时间开机消耗电能较多、配风效果不好。
　　2、费用方面：分散管理4处，需压风司机12人，地面供风需3人，每年可节省9人工资约20万元;若在井下形成系统的压风硐室需配用风量700～900m3/min，在井上形成空压站可不考虑此问题，相当于减少24小时运转局部通风机4台，节约风量可配备给四个掘进段队用风，每年可节约电费约40万元;压风集中管理维护保养方便，事故率低，每年可节省材料费约15万元。
　　此项工程需投资1090万元，约14年可收回成本。
　　3、安全管理方面：
　　在井下使用移动式压缩机维护保养不方便，处理事故路途影响时间长，发生事故影响范围广。移动式压缩机分散使用不安全，易发生火灾和爆炸事故。地面空压站发生事故可大大缩短入井处理时间，空压站内配备起吊设备维护保养方便、快捷。
　　四、压缩机站设备能力的确定
　　根据我矿井下的风动工具配备情况，按着一个掘进工作面的风钻、凿岩机、钻机、风镐不同时工作的原则进行风量计算(但风钻和喷浆机按最大可能需风量计算组合)

来计算各工作面风动设备台数;根据井下用风量确定使用、安装设备的台数及设备选型设计，我矿现有采煤工作面4个、掘进工作面15个、巷修工作面3个，根据掘进工作面每个面需用风量为4.6～4.8m3/min、采煤工作面每个面需用风量为3.2～4.0m3/min;风煤钻3m3/min、气盖5.2m³/min、风镐1.5m3/min、喷浆机8m3/min。计算需用风量为146.66m3/min(详见第九节计算过程)，方可满足井下生产要求。
　　矿井风动工具需用风量计算：
　　根据《煤矿安全规程》规定：对煤和瓦斯高的矿井，应在井下设避灾硐室和压风自救系统，因此，除需用总风量外，还应计算矿入井人数、压风自救的需用风量，压风自救时每人压缩空气供给量按《防突细则》、《矿井压风自救装置技术条件》的规定：在压气管道供气压力为0.3～0.7MPa时，每个装置的排气量应在100～150L/min范围内，完全满足一个健康人在剧烈运动和紧张状态下呼吸60～80L/min的标准，以保证避灾人员足够用风量，设计取150L/min 。
　　五、螺杆式空气压缩机优点
　　目前，应用较为广泛的空压机有螺杆式和往复活塞式，螺杆式空气压缩机具有高效、节能、低噪音、维护简单、运行费用低等优点，但一次性投资比活塞式贵(约为活塞式的1.5～2.0倍)，但是考虑我矿的生产形式和空压站的安装使用等诸多因素及社会使用调查，选用螺杆式节资、节能、节省人力、维护便利、节省系统安装、免压缩机冷却系统安装、维护费用低、结构简单、运动部件少、安全可靠、油的消耗量少、服务年限长、安装简单，螺杆式适合大中型矿井需要。
　　螺杆式压缩机数量，一般不超过5台，最大限度6台，其中;在用2台、备用为1台、待修1台。具有效率高、占地面积小、运行可靠、维修便利的空压机向无基础方向发展，选取螺杆式空气压缩机适合当前需要。建议与一矿选用同型号压缩机，压缩机站的设备选用同一型号、同一厂家的设备便于维修和管理，急需配件两矿可互帮互助，及时解决事故。
　　六、压缩空气站布置
　　考虑空压机站房设备布置，满足安装设备条件，适宜小修和中修设备的需要;
　　1、压缩空气机的朝向应顺空气流通方向，以便机器有良好的穿堂风，设备之间距离1～2米，并尽可能减少面对面，机房需设天窗，加强通风;
　　2、站内一般应留有放置钳工维修平台和备配件储藏地方，可设置值班室;
　　3、压缩空气机站内应设有手动单梁起重机，方便设备起吊。
　　七、压缩机储气罐(风包)
　　一般采用焊接结构，其形式为立式进气管在下，出气管在上，油水分离器使空气得到初步净化，减少污染，水、油、气分离，减少腐蚀和对风动设备的使用产生影响。每台空压机配备一台储气罐，以减少压缩机供给要求，用以稳定供风压力部分调节风量，减少对空压机的冲击。不同空压机风量对应关系如下：
　　空压机耗气量 风量容积
　　3m3/min 0.5m3/min
　　6m3/min 1.0m3/min
　　10m3/min 1.5m3/min
　　20m3/min 2.5m3/min
　　40m3/min 4.5m3/min
　　储气罐应布置在空压机站室外，与墙之间距离不小于2.5米，适宜于阴凉面。
　　八、压风管路系统
　　根据安监总煤行(2007)167号文和《煤矿安全规程》规定，结合生产需要和灾害预防，井下有人作业的场所需铺设压缩机管路。
　　1、压缩机管路一般选用无缝钢管;
　　2、压风管路管径选择经查表《矿山固定机械手册》，选219×8寸，管壁厚度为8mm，管路的长度从矿井服务年限内最远的采掘工作面至压缩机站的距离考虑;我矿对采区供风最远点为三段下延正常生产时，距离约为干线8寸管路4500米，分支段4寸管路2000米，末端2寸管路800米;
　　3、压风管路在井口至井下管路最低处考虑，设置油水分离器，以解除管路内的油和凝结水、解污，在距离较远的地方可设置几点油水分离器;
　　4、管路连接可采用焊接，安装和拆卸方便，可将几根无缝钢管先焊接然后再用法兰连接，可以在井下焊接，主干线沿斜井进入，在集中运输巷铺设;
　　5、管路铺设位置：
　　干线：地面——一段风井——二段风井——三段风井——三段主井底，长度约为4500米。
　　支线：由各片盘车场至采掘石门，长度约8000米。
　　九、压缩机站供风量计算
　　由于矿井使用的风动工具在工作中大多数是不连续的，根据采掘工作面使用风动工具的规律性，综合各单位使用风动工具台数、管道全长漏风系数，确定供风量。
　　Q=a1a2 miqiki(m3/min)
　　a1 --管道全长的漏风系数
　　a2 --风动机具磨损后，耗气量增加的系数，一般选1.1～1.15
　　--海拔高度修正系数
　　mi--天中可能出现的最大需气量时，使用的同型号风动工具的台数
　　qi--每台风动工具的耗气量
　　ki--同型号风动工具，同时工作系数

　　最大用气量班次为二班。最多同时使用风动机具的台数为：风镐2台、风煤钻8台、气腿式凿岩机10台、喷浆机2台。1台风镐耗气量为1.5m3/min，1台风煤钻耗气量为4.5m3/min， 1台气腿式凿岩机耗气量为5.2m3/min，1台喷浆机耗气量8m3/min。因此2台风镐耗气量为：

=1.2×1.15×1×2×1.5×1=4.14m3/min
　　8台风煤钻耗气量为：

=1.2×1.15×1×8×4.5×1=49.68m3/min
　　10台凿岩机耗气量为：

=1.2×1.15×1×10×5.2×1=70.76m3/min
　　2台喷浆机耗气量为：

=1.2×1.15×1×2×8×1=22.08m3/min
　　全矿总耗气量为：
　　Q=4.14+49.68+70.76+22.08=146.66m3/min
　　⑵估算压缩机必须的出口压力：
　　根据空压机到三段最远工作面的距离约为7.3千米，每千米管长压力损失为0.035 MPa，四种风动机具中，最高额定工作压力为0.63 MPa，空压机必须的出口压力为：

=0.63+7.3×0.035+0.1=0.986MPa
　　故选择压缩机出口压力应大于0.986 MPa，应选择10 MPa。
　　十、型号的确定及保护装置要求
　　可选择型号：SA-375或SA-400型空压机，流量60～70m3/min、出口压力10.05MPa、电压6000V，生产厂家：北京复盛。
　　空气压缩机的微机监控保护装置应具有：
　　(1)超压保护
　　(2)超温自动停机保护
　　(3)断油自动停机保护
　　(4)主回路、控制回路保护
　　(5)故障显示、故障报警保护
　　(6)轴承温度保护
　　(7)释压阀保护装置。
　　地面空压站需安装4台空压机，正常运行2台，备用1台，检修1台。SA-400型直启空压机约100万/台，变频启动约150万/台。地面变电所需安设6kV配电控制柜两台，控制空压站两回路电源。由地面变电所铺设两回路电源电缆，空压站安设6kV配电控制柜8台，两台进线柜、一台联络柜、五台控制柜。
　　十一、需公司解决问题
　　由于矿区内场地有限，目前已无建筑地面空压站用地，需公司解决空压站土地征用问题。
　　十二、费用估算及主要设备材料明细表