筒仓瓦斯抽放系统优化改造.pdf

No . 3 Ma r . 2020 第3期 2020年3月 山西焦煤科技 Sh anxi Coking Coal Science 精煤仓下瓦 斯区域存在通风系统紊乱，空间内扩散通风没有风流 导向、新风少、漏风、风流短路、抽放管路工艺设计布 置不合理,较大程度影响了抽放效能；未实现双风机 双电源自动切换与闭锁功能，未从本质上提升通风系 统的可靠连续性。 2改造方案 2. 1 实现双风机双电源与自动切换功能 在每一区域改造过程中，通风主管路配备2台同 等功率的矿用防爆抽出式对旋轴流局部通风机，形成 “一用一备”搭配；同时配备双电源，分别来自厂变电 收稿日期2020-01-13 作者简介李育峰1982,男，山西临县人,2006年毕业于山西煤炭学院，工程师，主要从事煤矿安全管理技术工作 E-mail 553799615 qq. com 44 Li l西焦煤科技2020年第3期 所一段、二段专用变压器且同时带电的不同电缆与不 同母线段的相互独立的电源。此外，为了保证供风的 连续性设置了自动切换装置，见图1,平时主风机处 于运行状态时，备用风机处于热备用状态。而当主风 机有故障处于停止状态时，备用风机接到主风机停机 信号后，自动切换到备用风机，此时备用风机自动开 启。主、副风机的自动切换主要依靠控制开关中加装 信号闭锁系统来实现。这种模式简单实用，便于管理 维护，投资小且供电可靠；同时在优化改造中要使用 “三专”（专用开关、专用电缆、专用变压器）和加装不 同功能的传感器实现区域瓦斯电、风电闭锁功能。 2.2 运用PLC的功能特性实现智能远程监控 在厂三号配电室东侧利用原有空余库房改扩建 专用 电缆 O 主风机 专用 电缆 O 备用风机 图1双风机双电源及自动切换系统示意图 设计，建设了独立的风机配电室引入PLC系统，并编 程配套相应的监测控制系统，形成瓦斯区域基于PLC 的智能远程监控与瓦斯电、风电闭锁联动控制模块和 现场监测装置，见图2. 控 制 控制 监测反馈 控制 信号反馈 监测反馈 供一 提 - 站 分 上位工控机J 瓦斯区域1™ 配电器 内电气设备1 PLC柜 加装开停传感器 瓦斯传感器 瓦斯电闭锁 图2基于PLC的智能远程监控与瓦斯电、风电闭锁控制示意图 其中，上位机系统设置在厂调度室，可实现对双 风机双电源及自动切换系统的控制与监测（如风机 启停、自动切换、报警、实时电流值、故障信号、现场瓦 斯浓度等）。PLC控制模块设置在配电室，可实现对 风机配电室的控制，其控制方式为远程自动控制、就 地手动控制。与此同时,可实现故障停机自动切换功 能、瓦斯超限停机功能、瓦电（风电）闭锁功能。 现场监测装置主要包括瓦斯传感器、监控分站、 风机开停传感器等，所有的传感器接入监控分站，利 用分站的通信模块完成对风机及控制设备的监控，同 时完成与上位工控机之间的数据上传与下达指令。 2. 3 风机管路优化设计 科学合理布局“一用一备”通风机数量与安设地 点，尽可能形成通风回路体系和集中布置便于远程控 制管理。风机由改造前分散布置48台变为改造后集 中布置的26台。 1）原煤仓下（含256带式输送机负二层空间）管 路优化设计。 a）考虑仓下给煤机平台高度与两仓中间连接梁 厚度达6 m等因素，抽放主管道不宜布置，在仓内空 2020年第3期李育峰筒仓瓦斯抽放系统优化改造 45 间，故设计在仓外东西走向，并在筒仓外围东侧接 “一用一备”矿用防爆抽出式对旋轴流局部通风机; 一级支管在筒仓内南北走向，利用原煤仓北面风机进 口作为其中1路主支管，另一路需开凿孔口，二级支 管连接两仓8台给煤机簸箕上方的瓦斯积聚罩和带 式输送机导料槽瓦斯积聚罩，见图3. b）优化改造原煤仓下空间新风源和风流导向， 拆掉一号仓南侧风机，其孔口根据瓦斯浓度变化作为 自然进风口，或安设排风扇。根据选煤厂当地地理位 置与气候变化规律可知，属于季风气候区域冬 夏受不同气团的控制，一年中主导季风方向为西北方 向、西南方向、东南方向，风向频率分别占全年风向的 38. 91、23.56和20. 17.当主导风向与自然通风 窗开口方向一致时，进入煤仓仓下的有效通风量就越 大，可以依此合理设置自然通风口。 2）精煤仓下（含524带式输送机负二层空间）管 路优化设计。 a） 拆除原有铸铁自然通风管，封堵导致风流短 路的仓壁孔，根据气候变化规律，优化改造精煤仓下 空间新风源自然通风口位置，必要时增设防爆风扇， 引导空间风流排出仓外。 b） 结合两仓中间连接梁厚度达6 m且仓下给煤 机平台高度较高等因素,抽放主管道也不宜布置在仓 内空间，故设计在仓外东西走向，充分利用筒仓南侧原 两风机口作为主支管进口管道并在筒仓外围西侧接 “一用一备”矿用防爆抽出式对旋轴流局部通风机。 c） 一级支管在筒仓内南北走向，二级支管连接 两仓8台给煤机簸箕上方的瓦斯积聚罩和皮带导料 槽瓦斯积聚罩，见图4. d）围绕给煤机带式输送机落料点实施523.524 负二层空间的抽放管路的改造,一方面增加带式输送 机导料槽密闭长度；另一方面在溜槽前后合理布点增 设瓦斯积聚罩。 3实施效果及效益分析 3. 1 实施效果 1） 结合现场实际，由于通风管道的重新合理设 计布局，最大程度降低了管道风阻，提升了通风效能。 2） 风机数量的减少（48台减为26台）和集中布 置，一方面节约了风机投入成本和电耗生产成本；另 一方面降低了生产现场的风机噪音，改善了工作环 境。此外,集中布置方便了维护，使管理简单化。 3） 双风机双电源及自动切换装置和基于PLC 的远程监控闭锁系统从根本上保障了风机运行的可 靠性和连续性。一方面对局部通风机系统参数（开 关状态、事件记录、电圧、电流等）的实时监测监控， 可以降低排查故障时间；另一方面操作人员可远程操 作，完成通风和监测参数的设定与调整、完成设备的 启停。 46 Li l西焦煤科技2020年第3期 此外，该系统具备传感器自检功能，能够自动检 测传感器的断线和断电等故障，降低维护检修的人 力、物力成本投入，同时也降低了检修维护时的安全 风险。 3. 2 效益分析 1 风机数量减少48-26 22台，以每台风机 至少3万元计算可节约66万元。 2 改造前48台风机运行总功率348.9 kW,改 造后总功率310 kW,约下降10.每年可节约电耗 费用348. 9-310 kWx24 h xO. 6 元/kWh x30 天xl2 月20. 17万元。 3 设备监测自动化程度较高，减少了日常的维 护成本和人力投入管理成本。随着风机设备的减少， 至少可减少4名维护工人的投入。按每人每月工资 3 500元算，每年可节约人员工资3 500元/人月4 人X12月16. 8万元。 4抽放系统改造后，从2019年10月一2019年 12月,3个月的运行情况看未发生故障，杜绝了局部 通风机的无计划停电停风，提高了生产效率。 以上3项本年度共计可节约102. 97万元。 4结语 通过筒仓瓦斯抽放系统优化改造的设计与应用， 在风机“一用一备”与“三专两闭锁”的基础上增加了 基于PLC的远程监控系统，全方位确保了通风的连 续性、可靠性，同时重新设计了系统管路布局，提升了 通风效果，为选煤厂的安全生产奠定了基础。 参考文献 [1] 黄正功高瓦斯矿井选煤厂煤仓瓦斯规律模拟研究[D].太原太原理工大学,2013. [2] 刘晋隆，韩剑.煤仓下口封闭式全风压排瓦斯装置实践研究[J].山东煤炭科技,2015 1087-89. [3] 王兵建，张亚伟，席国军.圆筒煤仓仓下部分瓦斯分布规律研究[J].选煤技术,201511-4. [4] 郭雅迪，张人伟，刘日帅，等.基于FLUENT模拟的选煤厂煤仓瓦斯超限治理研究[J].安全与环境工程,2014,213148-153. [5] 赵彩萍.太原市近40年气候变化[J].山西气象,2003 129-30,33. [6] 王云变.太原市气候的基本特征[J].山西林业,2005 119.