通风试验范文

2024-05-29

通风试验范文（精选8篇）

通风试验第1篇

ZH电厂安装有两台美国西屋公司700 MW燃煤水氢氢汽轮发电机[1],系西屋公司原装进口机组,额定功率746 MW,额定电压22 k V,额定氢压0.517 MPa,采用自并励静止整流器方式励磁,设计有大电流集电环装置。额定励磁电流6 371 A,额定励磁电压400 V。转子外径1 168 mm,本体长度6 350 mm,气隙96.5 mm,32槽,每槽6匝铜线,采取轴向—径向通风,四级高压风扇及立式氢冷器置于汽端,转子绕组通过冷氢冷却。

2转子通风结构

转子绕组线圈结构如图1所示。转子每极有8个线圈,转子本体上开有燕尾槽,槽内铺有槽绝缘,每个线圈含6匝铜线并装于一槽内。匝与匝之间装有匝间绝缘,每匝铜线又由两根п型铜线对叠而成,形成中空的通风风路。当冷氢通过这些中空风道时则可带走其中的热量。

转子的整个通风结构[2]除了线匝内的通风道外,还包括进、出风口。转子设计上采用轴向—径向通风。冷却风分两路,一路从两端护环下进风,冷却绕组槽内直线部分,从中间出风回到气隙,每匝对应一个出风孔,互不干扰,一共384个。相邻风道间嵌有挡风块以防串风,端部为铜质,中间回风处为铝质。另外一路亦从两端护环下进风,冷却绕组端部圆弧部分,每匝对应一个出风孔,从大齿月牙沟混合出风。护环下绕组端部铣有进风孔。#2~#8每个线圈6匝,12个进风孔,6个对应直线部分,6个对应圆弧部分。#1线圈由于端部直线部分较短,仅开有7个进风孔,5个对应直线部分,2个对应圆弧部分。通风示意图如图2所示。

由图2可以看出线圈的直线部分是由汽励两端进风(图2所示为励端),#2~#8每个线圈靠近转子中间的6个进风孔是冷却直线部分的,而另6个进风孔则是冷却圆弧部分的线圈。由于#1线圈圆弧部分较短,所以只设计2个进风孔冷却,每个孔对应3匝线匝。

圆弧部分的冷却通路是当冷氢进入端部圆弧部分后,从线圈中间的圆孔中出风到大齿的月牙沟上。在出风的两端有挡板与端部护环下的进风实现隔离。

3通风试验

针对上述通风结构,我们可以通过通风试验来检测每个风道的通风情况,试验示意图如图3所示。在汽励两端通入冷风,利用风速仪检测转子中间出风口的风速,#2号机转子的检测结果如表1所示。

4结语

从试验结果看,突出显示的出风孔风速明显较小,而正常的风速均在6 m/s以上。通过对风速大小的对比可以初步判断发电机转子风路的故障点,为后续检修工作提供重要的参考依据。

单位:m/s

摘要：简述了美国西屋进口700 MW发电机转子通风结构,并简述了通风试验方法和对试验结果的分析。

关键词：汽轮发电机,转子,通风结构,试验

参考文献

[1]Siemens Westinghouse.Instruction book 21318[Z].Orlando:Siemens Westinghouse Power Corporation,1992.

通风试验第2篇

【摘要】通风管理以及通风事故的预防，这是煤矿安全工作的重点内容，而影响煤矿通风安全的因素很多，大体可分为人为的和非人为的两种，如何在实际生产过程当中通过有效协调各方面因素，实现安全生产是我们应该思考的。笔者通过对文玉煤矿通风管理的分析，提出一些关于通风事故预防的措施，希望能够为相关的研究提供参考。

【关键词】煤矿安全；通风管理；通风事故预防

一、当前我国矿井通风中存在的问题

（一）通风设计存在很多不妥之处

较为常见的通风设计问题有巷道内风速很快、通风阻力太大等，出现这一问题的原因是，在进行通风设计时，巷道断面的设计偏小，这一设计问题始终是煤矿日后安全生产的一大隐患。除了上述问题之外，巷道的布置很多时候也存在不妥，这就要求我们要从技术以及综合效益等方面全面考虑，不能单一片面的看问题，如果因为巷道布置不合理导致风量不足，那么就可能会引发安全事故，对此一定要予以重视。

所以，矿井的通风设计必须以矿井实际情况为基础，因地制宜，不同的情况要有不同的设计，这也是实现安全生产的需要。为了将设计做到更好在实际操作中，我们需要及时、适时的根据需要做出调整，以确保设计质量。要做到以上所述，《煤矿安全规定》的相关要求是必须被严格执行的。对于矿井通风系统的设计，只有严格遵照相关规程，将安全生产作为首要准绳，才能使设计有意义有效果，也才能为后续可能的操作提供余地。实际设计过程中，我们的设计人员只有遵循科学、合理的设计理念，就定能实现设计的实际价值与经济意义。设计完成后，还要进行自我核查，优化巷道质量，提升可控性。

（二）通风设施未能实现规范化

目前，我国煤矿企业将为常见的通风设施问题主要有器材放置位置不合理、器材选取有问题等。而对于器材的选取，造成其不合理的主要原因有，财务支出原因以及人为原因。一些单位对于通分设施投入较少主要还是相关领导安全意识薄弱，对此相关领导要提高认识，适当增加对于通风设施设备的财政支出；对于造成通风设施选取不合理的人为因素，其调整方式主要是加强对有关人员的职业素质教育。

通风设施管理的规范化，是实现煤矿通风安全的重要方面，管理跟上去了，安全事故发生的机率才会大大降低，煤矿安全生产运营也才能落到实处。

二、煤矿安全通风管理概述

（一）加强对通风系统的管理

通风系统管理是否合理、到位，这直接关系到煤矿安全生产能否正常有序开展，所以在开展通风系统管理的时候，要尽量做到排除隐患、保障安全。加强煤矿通风系统管理首先要提升管理人员以及煤矿工作人员的安全意识，要在管理者思想里树立起安全管理的讯息，要将安全管理理念落实到工作当中；对此，文玉煤矿经常对煤矿工作人员开进行安全教育，让员工时刻牢记安全第一，文玉煤矿还时常对员工进行相关的岗位技能培训，以降低作业事故发生的几率。员工素质的提升是通风安全管理工作开展的重要前提，必须予以重视。

（二）加强对通风安全的控制管理

对于煤矿，通风安全管理是一项相对较为复杂的工作，其任何一个环节都不能够被忽视。那么，如何才能将安全管理工作做好、做到位呢？首先，对于煤矿的通风安全管理要设定一个合理的目标，这个预设的目标既要体现相关的安全指标又要能够对于工程所能承受的最大风险程度有一个合理的规定，并以此作为煤矿通风安全系统建设的依据。其次，就是要对管理人员进行考核，考核合格者继续留任，不合格的予以淘汰。另外，要明确各部门在通风安全管理中的职责，责权明确。

（三）对通风环境加强管理

通风环境对于煤矿的通风安全管理有着不容忽视的影响，如有不慎就可能导致安全事故，因此，对于通风环境的管理也是至关重要的。对此，我们的管理人员就要提高自身能力，要做到能够及时排查可能的环境隐患，例如火灾隐患、爆炸隐患等，还要能够考虑到例如天气状况、环境等可能为通风安全带来的威胁，要加强环境安全监测，确保将事故发生的可能性降到最低。

三、煤矿安全通风事故的防范探讨

（一）选择恰当的矿井风量调节方式

在实际作业中，由于各种原因的制约与干扰，往往导致各个作业地点风量需求无法达到预定的标准，对此，需要我们的工作人员及时地、因地制宜地予以调整，以确保风量达到预定要求。风量的调节还要根据施工作业巷道的推进而不断变化，确保风量充足。通过实践我们总结出，调节总风量的方法主要是改变扇风机的特性，而调节局部风量的方法则有增加、降低风阻等。

（二）合理选择矿井通风系统

通风系统的作用就是为地下矿井输送新鲜空气同时将矿井中的浊气排出去，因此，通风系统对于整个矿井有着十分重要的意义，而现今通风系统种类繁多，如何选择适合自己矿井的通风系统是煤矿企业需要考虑的，只有选择了适合自己矿井的通风系统，才能确保矿井通风顺畅、有效降低事故发生机率，进而为安全生产提供保障。

四、结束语

在以往的煤矿安全事故中，由于通风安全导致的煤矿安全事故占比很大，煤矿通风安全问题也一直是各方关注的热点。对于煤矿的通风安全文玉煤矿一直都予以高度重视，通过对现有通风系统进行切换，进一步提升了煤矿通风安全系数，为煤矿整体安全生产提供了更为有力的保障，只有做到技术与管理同步前进，煤矿通风安全事故发生机率才能被有效降低。

参考文献

[1]于晓宇，魏佳兴，杨文等.煤矿安全通风管理与通风事件预防探究[J].科教导刊-电子版（下旬），2013，（4）：144.

[2]陈鹏飞.安全通风管理中事故的预防及控制探讨[J].科技传播，2013，（20）：94-94.

[3]董宇婕.煤矿井下通风管理及事故预防[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（36）：5379-5379.

作者简介

1.姚维妙，男，1981年，汉族，山东微山人，副科长，助理工程师，研究方向：安全管理。

2.刘雷，男，1990年，汉族，山东齐河人，助理工程师，研究方向：煤矿安全技术管理。

通风试验第3篇

进行地下矿藏开采会产生很多矿物粉尘和有毒气体,这些矿物粉尘和有毒气体如果不能排出,会严重影响煤矿工人的身体健康。井下有毒气体,比如二氧化氮,二氧化硫,一氧化碳和硫化氢等,当这些气体的含量达到一定值时,井下人员将会中毒,可能会很短的时间中毒甚至死亡。如果不及时更换或补充也会危害人们的身体健康,甚至生命。

为了保证人身健康和良好的工作条件,煤矿工人,需要不断的输送足够的新鲜空气,一方面是补充地下的氧气,而另一方面是将肮脏的地下矿物粉尘和有害气体和排出地面,这都需要一个完善的矿井通风系统和设备。

2 矿井通风分类

通风方式 :通风方式指的是矿井通风系统中进风井和出风井的布置方式,其大体可分为四类 :中央式、对角式、区域式、混合式。

通风方法 :通风方法主要指的是通风机对矿井输风的方法。按照通风机的安装布置不同分为三类 :抽出式通风、压入式通风、混合式通风。

3 总体方案设计

3.1 矿井通风实验平台结构组成

整个矿井通风试验系统模拟了矿井主通风机运行的全过程,整个系统分为机械部分和电气控制部分。机械部分主要用实体模型模拟整个系统的工作过程,包括进风巷、井下巷道、出风巷、防爆压盖、2台轴流式风机、2套风门等设备 ;电气控制部分运用PLC系统控制整个矿井通风系统的运行。包括西门子S7-300 PLC、控制开关、电位器等。

3.2 矿井通风实验系统工作流程

本次设计的实验平台是依据抽出式矿井通风的实际结构制作的,可能出现三种情况,分别为 :系统正常运行、主风机故障、井下发生意外时反向通风。各情况主要工作流程如下 :

1) 正常运行 :启动系统,抬起急停按钮,启动主通风道。主风门开启,主通风道被打开。风门开到位以后,通过PLC系统判断。接触到行程开关,主风机正转,通风循环开始。关闭系统,风机关闭,风门关闭,风门关到位以后,程序结束。

2) 主风机故障 :启动系统,抬起急停按钮,启动主通风道。如果此时PLC系统判断出主风机故障,则启动备用通风道,备用风门开,风门开到位后,风机正传。通风循环开始。关闭系统,风机关闭,风门关闭,风门关到位以后,程序结束。

3) 反向通风 :在发生事故的情况下,按下“一键反风”,风机停转,随后反转。反向通风循环开始。

4 电气控制部分

电气控制部分包括西门子S7-300PLC(S7-313C电气部分包括西门子S7300 PLC(S7-313C型附加模拟量模块AI8X12Bit)、继电器开关、行程开关、轴流式风机、直流减速电机(1:125)、滑动变阻器、控制软件以及24V直流电源和10V蓄电池。

S7-313C PLC控制模块包含一个模拟量模块、数字量模块,为了方便接线以及保护PLC侧挂一个附加模拟量模块AI8X12Bit专门负责模拟量输入,并接在24V直流电源上。

电路中需要接入PLC一起附加模块的电路包括数字量输入输出电路(DI/DO)和模拟量输入输出(AI/AO)电路,其中数字量电路包括 :4路输入电路、8路输出电路。模拟量电路包括4路输入电路。

通过以上电路进行对实际情况的信号模拟,并与相对应的机械传动部分搭接,并进行调试,之后制作组态软件实现对井下通风PLC控制试验台的远程控制功能。组态软件使用现在较为常用的组态软件“组态王”进行监控站的数字面板制作,实现对数字量和模拟量输入信号的采集以及对输出量的控制,达到设计目的和要求。

5 通风机附属装置

通风机附属装置主要由反风装置、防爆门、扩散器、风硐组成,其基本功能如下所诉。

1. 反风装置 :井下改变风流风向的叫做反风装置,可以防止火灾有害气体进入工作区危害工作人员,也可以协助救援工作。反风方法因风机构不同而不同。反风方法有以下4种 :

1)使用备份通风机来反风 ;2)轴流式可以反转实现反风 ;3)调节动叶安装角反风 ;

4)设置专用的反风道来反风。

2. 防爆门(防爆井盖):在井口设置防爆门或者防爆井盖。为了防止事故爆炸产生的冲击波冲击系统,保护系统不受损坏 ;具有气密性,防止风流短路。

3. 扩散器(扩散塔):是降低压速的装置,安装在出口处阻止回流。

4. 风硐 :连接于风机和风筒的通道。制作要求其对有风阻力小、漏风尽可能低、降低压差的目的。

6 调试与维护

在矿井通风PLC实验系统中,风机与风门自动控制系统采用高可靠性PLC作为控制核心,用PLC对风门的开关进行可靠的控制。模拟矿井可能出现的各种问题及突发情况,依次进行控制调试,完成软硬件的融合,保证硬件功能正常,则完成调试工作。PLC及其外围执行机构的正常、可靠运行是保证井下风机与闸门系统正常工作的基础,对于系统的日常维护也尤为重要。定期使用轻质工具除尘,定期检查传感器、电位器、PLC以及各种仪表及接线是否出现松动,如有松动,请及时紧固。定期检查机械结构是否出现异常现象,各部件是否能够正常运转,有无异常声响。

7 总结

通风试验第4篇

某300MW机组设计采用单元制循环供水系统, 配备一座4000m2的逆流式自然通风双曲线型冷却塔, 冷却塔零米海拔高度2059米, 塔高100米, 冷却塔设计参数:干球温度θ=20.1℃、湿球温度:τ=18.6℃, 相对湿度∅=87% , 大气压力81.09kPa, 冷却水温降9.02℃。冷却塔淋水填料采用PVC双斜波Ⅰ型, 布置高度1米, 为二层正十字交错布置, 管式配水;喷溅装置为反射Ⅲ型;除水器采用160-45型玻璃钢除水器;填料托架为水泥结构型式。

冷却塔经过多年时间运行后, 冷却效果逐渐恶化, 机组真空度逐年降低, 汽轮机排汽压力居高不下, 已无法满足机组经济、安全发电的要求。

2 冷却效率低的原因分析

1) 因运行时间长, 淋水填料表面发脆、老化破损严重, 致使水流分布不均, 破坏了实现良好热交换的条件。

2) 除水器变形严重, 除水效率大幅度降低, 冷却塔的风吹损失明显增大。

3) 淋水填料表面结垢, 部分淋水填料上淤泥堆积、堵塞严重造成通风面积减少并使通风阻力增大, 冷却效率降低。

4) 破损的淋水填料碎片随着循环水进入循环水系统, 导致凝汽器铜管堵塞, 传热效果恶化, 影响汽轮机真空。

5) 水泥结构的填料托架与新型玻璃钢结构相比, 通风面积小, 通风阻力大, 影响冷却塔的对流散热能力。

6) 配水管内壁结垢, 喷头损坏, 配水不均衡, 淋水密度相差悬殊, 出现四个高热负荷区域, 影响整个冷却塔的冷却性能, 见图1中A、B、C、D区域。这些区域通风不畅, 出水温度居高不下, 冷却效率大幅降低。

检修门位置

3 节能改造方案及措施

1) 全部更换为S波型淋水填料, 用聚氯乙烯塑料片制成, 填料高度由1米增加到1.25米, 冷却面积由改造前的4000m2增大到5132m2, 尺寸为1000×500×625mm, 分两层交错布置, 提高冷却塔的冷却能力。

2) 将旧的除水器全部更换掉, 新的除水器弧片采用PVC制成, 其规格为BO160-45, 除水面积增加到3814m2, 除水效率大于99%, 有效减少冷却塔的蒸发损失。

3) 对配水管结垢和堵塞进行清除, 喷头全部更换为高效耐用的新型喷头, 并对喷水流量和淋水密度进行了调整和优化。

4) 将填料的水泥格梁托架全部更换为新型的58#工字型玻璃钢托架, 增加了通风面积, 降低通风阻力。

5) 通过优化冷却塔和循环水泵的运行方式, 降低循环水出塔温度, 使冷却塔的冷却效率最大化, 提高机组运行的经济性。

4 改造指标及效果评价

冷却塔改造后主要通过以下指标对冷却塔进行考核及评价。

1) 冷却塔改造后的热力性能方程式为:

Ω=1.81λ0.62 (改造前为:Ω=1.77λ0.568) (1)

式中:Ω——冷却数; λ——气水比。

2) 冷却塔改造后的阻力性能方程式为:

ΔP/ρ1=9.81×A×VcpB (2)

式中:ΔP——淋水填料阻力, Pa;

Vcp——淋水填料处平均风速, m/s;

ρ1——进塔空气密度, kg/m3;

q ——淋水密度, t/ (m2.h) ;

A=0.0009×q2 + 0.0383×q + 0.681;

B=0.0001×q2-0.0007×q + 2.0054。

3) 冷却塔的实际冷却能力按下式计算:

ηst = (Δtt/Δtd) ×100 % (3)

式中:ηst——按实测冷却水温计算的实测冷却能力, %;

Δtt——实测冷却水温差, ℃;

Δtd——按实测工况求得的设计冷却水温差, ℃。

5 节能分析

在保持机组负荷和主蒸汽参数不变的条件下, 采用改变进入冷却塔的循环水流量的方法对冷却塔的实施运行优化, 试验时冷却塔的进水量和水温保持稳定。将冷却塔集水池的补水门、排水门及循环水至复用水池补水门关闭。

1) 两种运行方式下冷却塔的经济性分析:

分别运行单台循环水泵和两台循环水泵进行对比测试和分析。

单台循环水泵运行时, 冷却塔进塔水流量为20640t/h, 出塔风量5550.14m3/s, 塔内风速和风量增加比较明显, 出塔水温降低较多。尽管冷却塔蒸发损失达到569.09t/h, 导致冷却塔补水量上升, 但此工况机组出力增加非常明显, 单台循环水泵耗电量不大, 因此其综合效益比较明显。

两台循环水泵运行时, 冷却塔进塔水流量为32120t/h, 出塔风量4836.09m3/s, 塔内风速和风量增加不太明显, 出塔水温降低不多。主要原因是在一定的通流面积下, 双循泵运行比单循泵运行增加水流量50%左右, 加之进塔水温只有35.44℃, 空气流速降低, 导致进风量降低。冷却塔蒸发损失 (445.86t/h) 尽管比单台循环水泵运行时降低, 但冷却塔冷却效果提高不多, 机组出力增加不明显, 而循环水泵耗电量却增加一倍。

运行优化结果表明:机组在240MW以上负荷运行时, 采用两台循环水泵运行方式, 冷却塔出水温度降低明显, 机组真空提高较多, 机组带负荷能力增强。机组在240MW以下负荷运行时, 采用单台循环水泵运行方式, 冷却塔的冷却效果明显, 机组出力提高较大, 水资源消耗较少。

2) 配水系统优化:

通过对两台循环水泵运行和单台循环水泵运行时的进塔水流量进行测量, 配合出塔水温分布情况, 经过详细计算分析, 对布置在冷却塔内的喷头直径、喷水量及喷水角度进行优化调整, 使淋水密度和出塔水温分布达到相对平衡, 使冷却塔的冷却效能发挥到最大。

3) 夏季和冬季进塔水量的控制:

冬季时, 在机组负荷不大于250MW的情况下, 应尽量采用单台循环水泵运行, 以节约水资源利用率, 降低机组的厂用电消耗。夏季时, 在机组负荷大于230MW的情况下, 尽量采用两台循环水泵运行, 以降低汽机排汽压力, 增强机组带负荷能力。

6 结束语

综上所述, 通过对冷却塔运行方式优化和配置, 根据机组负荷大小和季节因素对循环水泵运行方式进行调整, 可进一步降低厂用电率和发电成本, 提高水资源利用率, 企业的经济效益和竞争力上升。

参考文献

[1]赵振国著, 冷却塔[M], 中国水利水电出版社, 1997年.

[2]国家发展和改革委员会颁布, 工业冷却塔测试规程 (DL/T 1027-2006) [S].

通风试验第5篇

针对这种情况, 有必要设计一种油气场所维修作业隔离防护系统, 对该类场所进行动火、清洗、堵漏与维护等作业的可燃气体及有毒有害气体隔离防护, 解决油气场所可燃气体及有毒有害气体泄漏时难以采取有效技术措施将危险局部化、将作业点与周边区域相互影响隔离等问题, 保证油罐区防火防爆与防毒效果[6]。

1系统原理与构成

油气场所维修作业隔离防护系统主要由作业空间子系统、通风子系统和气体监测报警子系统所组成。

作业空间子系统采用由PVC防火材料制作的不同模块拼接而成的作业空间将油罐区维修作业点封闭, 以避免维修作业所产生的明火、高温物质飞溅对周边环境造成影响, 并利用管道穿透模块和罐壁吸附模块实现作业空间内管道穿透和吸附罐壁。

通风子系统为正压式全面通风和局部通风相结合的方式, 以维持作业空间处于正压状态, 从而有效隔绝外部可燃气体及有毒、有害气体进入;同时将作业空间内可燃性气体和有害物质进行有效排除。通风系统示意图如图1所示。

1为气体报警控制单元;2为防爆风机;3为进气风量调节阀;4为作业空间;5为局部排风罩;6为排气风量调节阀;7为文丘里管;8为双层门;9为压力计

2实验方案

2.1测试参数

本次实验拟测试油气场所维修作业隔离防护系统通风系统性能, 有效排除作业空间内维修作业产生的有毒、有害物质的能力和有毒、有害物质在作业空间内部分布状况, 主要测试参数和仪器如表1所示。

2.2测试方法

2.2.1通风系统排除内部有毒、有害气体能力测试

由于氦气在空气中含量极少且无毒、无害, 常作为示踪气体使用。本试验采用氦气代替作业点可能产生的有毒、有害气体。通过流量计调节氦气泄漏速率, 待氦气浓度在密闭系统内稳定时测量各测点的氦气浓度。改变氦气泄露强度, 测定最大供风条件下其排气管内氦气浓度随泄露强度变化情况。

在作业空间内选取2个截面, 由于进出风口为对角式布置, 1号截面为作业空间横切面, 选择2号截面为主风流方向截面, 每个截面取十六个点, 测点网格间距0.3 m, 测点分布图见图2。

2.2.2通风系统排除焊烟能力测试

采用电焊机在作业空间内进行持续电焊, 待焊烟浓度稳定后测定焊烟在最大供风条件下的作业空间内浓度分布, 测点布置方式和氦气测试相似。改变供风风量, 测定其排气管内焊烟浓度随供风量变化情况。

3结果分析

3.1系统排除可燃性气体性能

油气场所维修作业过程中常有可燃性、有毒性气体泄露, 采用本系统将作业点封闭后, 为保证作业空间内的安全, 需采用通风方式将其排除。通风系统最大供风为1 800 m3/h, 在此供风条件下, 将氦气泄露点设置于主风流方向上, 距地面高度0.6 m, 测试不同泄露强度下排风管内氦气浓度如图3所示。

由图3可知, 随着泄露强度的增大, 系统排气浓度也随之增大, 油气场所中油蒸气的爆炸下限LEL通常在1.0%~1.4%, 取0.2%为控制指标[7], 则表明从排气浓度角度来看, 在可燃性气体在小于15L/min时燃爆危险性较小。

但由于作业空间内可燃性气体受风流影响, 其浓度分布通常是不均匀的, 即在局部存在可燃性气体的集聚, 泄露强度为2 L/min时, 对中各测点氦气浓度进行测定, 并绘制作业空间内氦气浓度分布云图如图4所示。

由图4可知, 作业空间内氦气浓度分布最高的区域为泄露点附近, 最高浓度达0.17%, 虽未超过动火作业过程中可燃性气体控制浓度, 但在局部范围内仍存在氦气聚集现象, 具有一定的燃爆危险性, 需加强对该区域的可燃性气体监测。同时也可看出, 在泄露点附近浓度梯度较大, 说明由于风流的影响, 能较快将泄露的可燃性气体排除。

为考察作业空间内气流组织对氦气浓度分布的影响, 对1号截面风速进行测定绘制作业空间内风速分布图如图5所示。

对比1号截面风速分布和氦气浓度分布图可知, 除泄露点附近, 其他区域浓度梯度均较小。主流区域其浓度最低, 而上部和下部由于其风速小且具有一定的回流影响, 存在2个较高的浓度区域。测定作业空间内四个上隅角 (从进风口上角开始顺时针依次排序) 氦气浓度分别为0.03、0.03、0.04和0.04%, 其浓度略高于作业空间平均浓度, 但差异并不明显, 说明此时氦气浓度分布主要受风流控制, 即认为风流方向和主流风向越接近风速越大, 其浓度越低。

通过以上分析可知, 在设计作业空间风量时, 不仅泄露强度的影响, 更应考虑由于泄露点附近存在可燃性气体集聚的现象, 此时不宜将作业空间排气中可燃性气体浓度作为衡量作业空间内燃爆危险性的指标, 而应加大风量并对加强泄露点附近可燃性气体的监测, 并以此作为衡量作业空间内是否安全的指标。

3.2系统排除焊烟性能

油气场所维修作业过程中常需进行焊接动火作业, 对作业空间内人员带来极大的健康危害[8,9]。采用本系统将作业点封闭后为保证作业空间内人员的安全与卫生, 需采用通风方式将其排除。本试验采用电焊机进行焊接作业, 焊条为结422, 在此施焊条件下, 测试不同供风强度下排风管内焊烟浓度如图6所示。

由图6可知, 作业空间内排气焊烟浓度与风量基本呈线性关系, 即随着风量的增大而减小, 其产烟速率约为120 mg/min, 在现有最大通风量条件下, 其排气焊烟浓度为3.8 mg/m3, 低于国家标准10mg/m3, 即认为在现有通风条件下, 能将动火作业产生的焊接烟尘充分排除, 保证空间内作业人员健康[10]。

考虑到作业空间内焊烟浓度分布不均匀, 受风流和焊接作业点影响, 存在焊烟聚集现象, 在最大通风条件下进行电焊作业, 测得作业空间内主风流方向和垂直风流方向焊烟浓度如图7所示, 其中焊接点为坐标为 (0, 0) 。

由图7可知, 虽然排气焊烟浓度较低, 但其内部仍存在高于10 mg/m3的区域, 主要分布在距焊接点40 cm区域。由于受风流影响较大, 焊烟能较快排除, 所以其浓度梯度较大, 高浓度区域也较小, 反之垂直风流防线受风流影响较小, 浓度梯度较小, 高浓度区域较大。而作业人员施焊过程中, 距离焊接点一般在50 cm以内, 所以仍受焊烟影响较大, 应进一步加大通风量或者加设局部排风, 同时注意佩戴防尘口罩。

4结论

本文对油气场所维修作业隔离防护系统的通风性能和排除可燃性气体、焊烟的能力进行试验测试研究, 考察了作业空间内可燃性气体、焊烟浓度分布规律, 并对系统通风子系统的安全和职业卫生进行了评估, 主要结论如下:

(1) 作业空间内可燃性气体浓度随泄露强度增大而增大, 在不高于15 L/min的泄露强度下, 其排气内可燃性气体浓度是安全的。

(2) 泄露点附近浓度较高但梯度较大, 即风流能很快将可燃性气体带走, 作业空间内可燃性气体存在聚集现象, 但主要是受风流风向和风速影响而决定的, 与气体密度无关, 在泄露强度不高于2L/min时, 作业空间内燃爆危险性很小。

(3) 在现有通风条件下, 排气内焊烟浓度较低是符合职业卫生要求的, 且随系统通风量增大而降低。

(4) 在最大供风条件下, 受风流和焊接点影响作业空间内距焊接点40 cm内焊烟容易积聚, 需进一步加强通风并佩戴个人防护用品。

摘要：油气场所维修作业隔离防护系统是油气场所进行维修作业的一种重要隔离防护手段, 对该系统的排除作业点可燃性气体和焊接作业所产生焊烟的能力进行了试验测试, 并分析了内部可燃性气体和焊烟浓度空间分布状况, 测试了不同泄露强度下系统排气可燃性气体浓度和不同供风强度下系统排气焊烟浓度。结果表明, 可燃性气体泄露强度小于2 L/min时系统内作业是安全的, 内部可燃性气体浓度分布主要受气流和泄露点影响, 聚集于泄露点附近;现有供风强度下能将电焊焊烟有效排除, 但焊接点附近焊烟浓度较为聚集, 需进一步加强局部排风。

关键词：油气场所,维修作业,隔离防护,通风性能

参考文献

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通风试验第6篇

关键词：炉灶,温差发电,一氧化碳中毒,燃烧效率

0引言

农村人口占我国人口半数以上。以煤、柴草等生物质为燃料的传统炉灶在广大农村地区的日常生活和生产中经常使用,如用作寒冷季节取暖、烧火做饭等。由于供风不足,炉渣中含碳量高,燃烧效率较低[1]。同时CO排放量高,易造成使用者CO中毒, 因中毒死亡的事件时有发生。

随着世界能源危机和环保问题的日益突出,国家对节能减排日益重视。当前,全社会都在开展节能降耗,缓解能源压力,建设节约型社会。为了开展节能减耗,减轻能源压力,建设新型节约型社会,国家出台了“十二五”计划,计划中强调“十二五”期间单位国内生产总值能耗降低16% 左右,主要污染物排放总量减少8% ~ 10% 。因此,节能已是我国经济发展的一项长远战略计划,也是当前一项紧迫的任务[2,3]。家庭炉灶节能改造是广大农村地区节约能源的一项重要内容。

1自身发电及自通风高效燃烧炉灶的结构及工作原理

1.1自身发电及自通风高效燃烧炉灶

图1所示为传统的家用炉灶结构示意图。它依靠自然进风使燃料燃烧,由于供风不足,导致炉渣中含碳量高,CO排放量高。

为解决上述问题,我们提出了自身发电及自通风高效燃烧炉灶,其结构如图2所示,主要包括: 炉膛、导热杆、温差发电片、散热片、鼓风风扇、LED灯、炉膛下部的一次风管和炉膛上部的二次风管。

由于煤炉中心温度远高于外界环境,热量能通过可拆卸的铜质导热杆传导出,将导热杆一端插入煤炉内,另一端与散热片相连接以加强散热,在散热片一端安装温差发电片,同时在温差发电片的两侧涂抹硅胶,使发电片与散热片及导热杆充分接触,增强热传导能力。同时在散热片的正前方安装鼓风风扇。表1给出了温差发电系统各部件的主要参数。

煤炉工作时,发电片在两侧温差的作用下产生电压,并带动安装在煤炉进风口处的鼓风风扇转动。一方面可以加速散热片的散热,增加温差发电片两侧的温度差,使其产生更高的电压,另一方面可以利用一次风管和二次风管将高速气流引入炉内,产生由煤炉下端进入炉体的一次风和从煤炉上部进入炉体的二次风,促进燃料的充分燃烧,减少CO的产生和排放。该炉能够满足部分区域对照明的需要,解决生活用电问题,还能在人们外出时为手机、相机等电子产品进行快速充电及照明,具有成本低,效率高等特点。

1.2温差发电原理

将两种半导体一端相接,使其处于高温状态 ( 热端) ,另一端置于低温状态( 冷端) ,则热端和冷端之间将产生开路电压 ΔV,这种现象称为赛贝克效应[4]。理论上可以产生的电压 ΔV为

式中 α———塞贝克系数/V·℃- 1;

T2———热端温度/℃;

T1———冷端温度/℃;

ΔT———温度差 / ℃ 。

温差发电片类似于热电堆,单级热电堆可得到大约60℃的温差[5]。热电堆也可根据塞贝克效应工作把热能转化为电能从而利用温差发电,产生的电能可以用于照明需要及带动风扇旋转[6]。该炉主要利用燃煤炉中心处的火焰与外界环境产生的温差。

1.3燃烧原理

碳的燃烧速度常数可以表示为

式中———碳的燃烧速度/s;

k———化学反应动力学系数;

αd———扩散系数。

化学反应动力学系数k和扩散系数 αd均影响碳燃烧的反应速度,根据两者影响的程度可以把碳的燃烧过程分为三个控制区:

( 3) k≈αd,k和 αd的数量级差不多,扩散和化学反应动力学系数两者均不可忽略,称为过渡控制的燃烧。

炉灶的主燃区温度较高,基本处于扩散燃烧区,改善炉灶的通风可以提高燃料的燃烧速度及燃烧效率。

2试验结果及分析

2.1输出电压

用加工好的自身发电及自通风高效燃烧炉灶燃用烟煤进行实验,图3所示为单只温差发电片输出电压随加热时间变化曲线,可见,导热杆受热290 s左右时,单只温差发电片产生的电压能够稳定在4. 25 V,带动风扇持续旋转,能够为煤燃烧提供足够的氧量,保证燃料的充分燃烧,连接的LED灯发光明亮。

2.2燃烧效率

首先对传统炉灶和新型炉灶进行了热态试验。采用传统炉灶时,炉内采用自然通风。取燃烧后的灰样进行对比,如图4和5可见,采用新型炉灶,煤的燃烧效率提高,灰样中黑粒部分明显减少,说明在炉膛下部通入一次风,能够使固体的不完全燃烧损失减小,而传统炉灶由于自然通风,炉内风量不足, 煤的燃烧效率低,灰样中黑粒明显。以上结果说明新型炉灶炉内燃烧更加充分。

分别使用两种炉灶加热等量的水。实验中水的质量均为1 kg,加入煤量为2 kg,记录水温从30℃ 升至40℃ 的时间。使用传统炉灶时所需时间为88 s,使用新型炉灶为65 s,烧水时间明显缩短,这是由于燃烧处于扩散燃烧区,炉底通入一次风后,为燃烧提供了充足的氧气,加快了煤的燃烧速度。由此可见新型炉灶工作时的热量释放速度较快,缩短了人们的等待时间。

2.3CO排放浓度

利用Testo 350烟气分析仪在线测量炉灶烟道出口处烟气成分。CO浓度的测量误差为 ± 50 ppm, O2浓度的测量误差为1% ,测量结果见表2。加装温差发电及自通风装置前后,煤燃烧过程中排放的CO和O2浓度对比明显,CO排放浓度降低了81. 25% , 同时出口氧量也明显减少。说明加装温差发电及自通风装置后,在炉膛上部通入二次风,使煤燃烧形成的CO进行二次燃烧,能够大幅降低CO的产生,使气体的不完全燃烧损失减少,提高燃烧效率。

O2浓度出口处没有很大区别,是因为由烟囱口可能有O2的混入。

2.4热量释放

利用新型炉灶与传统炉灶同时加热等量约1 kg的水,使水温从27℃ 升高到约100℃,直至沸腾,新型炉灶约用时157 s,传统炉灶约用时183 s,可见新型炉灶能更好利用燃料,在燃烧等量的碳时,新型炉灶热量释放更快,可释放更多热量。

3结论

本文提出了自身发电及自通风高效燃烧炉灶, 通过温差发电片,利用炉灶内外温差实现自身发电, 电能供给鼓风风扇,为炉内强制鼓风,从而提高炉灶的燃烧效率。热态试验表明: 单只温差发电片的输出电压能稳定在4. 25 V,LED灯发光明亮,灰渣中可燃物含量减少,CO排放浓度降低81. 25% ,使燃料燃烧更加充分,烧水用时缩短。

因此,有以下创新点:

( 1) 充分利用了燃煤炉余热,利用温差发电片将其转换为电压,产生经济效益;

( 2) 利用风扇加快了肋片散热,加大温差发电片两段温差,使之产生更高的电压;

( 3) 利用弯管将风扇产生的高速气流引入炉内,使煤燃烧更充分,减少污染物排放。

通风试验第7篇

关键词：住宅房间,自然通风,机械通风,模型试验,相似理论

对于大空间建筑和民用住宅房间室内气流组织的研究, 主要有计算流体力学CFD模拟和模型试验两种方法。其中, 模型试验方法是较为可靠的模拟方法, 它借助相似理论, 在等比或缩小比例的模型中通过测量来模拟和预测室内空气参数。目前对于地下水电站, 地铁等大型公共建筑通风气流已做过很多的模型试验, 但对于民用住宅室内通风气流模型模拟国内做的很少。本文通过模型试验的方法对住宅房间进行通风模拟试验, 研究室内空气温度和速度的分布流场, 以及房间气流换气均匀性和通风效果等情况, 从而和实测的结果进行对比。

1住宅房间简介

测试的住宅房间位于北京市东城区兴化西里小区内, 二室一厅, 住宅面积约为65 m2。其中主卧的几何尺寸长、宽、高为5.4 m×3.2 m×2.8 m, 客卧尺寸为3.2 m×3.2 m×2.8 m, 客厅尺寸为3.2 m×3.2 m×2.8 m。在两个卧室和客厅的外窗上面都装有一个ALDES自平衡式的进风口, 卫生间装有一个排风扇, 厨房装有一个抽油烟机。整个房间通风是靠自然通风和机械通风 (自然进风、机械排风) 两种方式进行的。

2模型试验相似理论

2.1 流体动力学模型试验相似理论

2.1.1 等温的流体动力学模型相似理论

考虑冬夏两季室内外温度不一样和过渡季节认为室内外温度一样, 所以流体模型试验考虑等温模型和非等温模型。

1) 自然通风模型试验相似理论。

自然通风是利用室内外空气密度差产生的热压和室外的风压两种驱动力进行通风的。其基本物理法则是热压或风压所产生的驱动力与空气流经室内的阻力相等, 即驱动力=阻力。

由于室内外温度相等, 所以没有热压的作用, 考虑风压作用。

所以由风压驱动力=阻力得:

$(Κ_{1} - Κ_{2}) \frac{υ^{2}}{2} ρ = \sum ζ \frac{υ^{2}}{2} ρ$ (1)

其中, K1为空气进口的空气动力系数;K2为空气出口的空气动力系数;∑ζ为门和窗局部阻力系数和;υ为空气流速, m/s;ρ为空气密度。

再将相似条件:Km=CkKp, ζm=Cζζp代入式 (1) 并化简可以得:

Ck=Cζ (2)

由式 (2) 可知, 要想原型与模型相似只需要空气动力系数与门、窗孔的局部阻力系数的相似比例尺相等就行了。而空气动力系数和局部阻力系数与材料、孔口的构造大小有关, 与风速、流量没有关系, 本试验所用的试验材料是有机玻璃, 所以在保证单值性条件相等的情况下, 原型和模型的空气动力系数和局部阻力系数相似, 比例尺是相等的。

2) 机械通风模型试验相似理论。

等温的机械通风模型试验是考虑室内外温度一样, 空气只受压力差作用而流动, 而且根据连续性方程, 断面流速只受断面大小及其沿程变化的影响。在断面上的流速分布和沿程阻力在同一压差作用下, 重力不起作用, 其他力也不会对此产生影响, 只有粘性力才是影响流速分布的关键因素, 因此采用Re准则数。

估算原型的Re数: $R e = \frac{υ d}{v} = \frac{0.25 \times 2.97}{15.06 \times 10^{- 6}} = 4.93 \times 10^{4}$ 。

在此估算中, 房间的速度υ一般小于0.3 m/s, 这里υ=0.25 m/s;v取室内平均温度20 ℃的空气运动粘滞系数15.06×10-6 m2/s; $d = \frac{4 f}{U} = \frac{4 \times 2.8 \times 3.2}{(2.8 + 3.2) \times 2} = 2.97 ‚ f$ 为房间截面积, U为湿周周长。

对于Re数自模区界限, 不同的文献给出的值有些差异, 一般认为103～104, 由此可以断定原型的气流流动进入自模区, 模型设计不必使该准则数相等, 只需使模型气流也进入自模区。

2.1.2 非等温的流体动力学模型试验相似理论

1) 自然通风模型试验相似理论。

非等温风压作用的自然通风和等温风压作用的自然通风的作用机理是一样的, 其相似理论这里不再重复。下面讨论热压作用模型试验相似理论。因为室内外温度不一样, 存在温度差, 所以温度差导致密度差而引起的热压是自然通风的驱动力之一。

由热压的驱动力=阻力得:

$(ρ_{w} - ρ_{n}) g Δ h = \sum ζ \frac{υ^{2}}{2} ρ$ (3)

其中, ρw为室外空气密度, kg/m3;ρn为室内空气密度, kg/m3;Δh为空气进口与出口高度差, m。

令Δρ=ρw-ρn, 并由状态方程可以得到 $\frac{Δ ρ}{ρ} = \frac{Δ Τ}{Τ}$ , 代入式 (3) 化简为:

Δ $Τ g Δ h = \sum ζ \frac{υ^{2}}{2} Τ$ (4)

设相似条件:Δhm=ClΔhp, υm=Cυυp, ΔTm=CΔTΔTp, Tm=CTTp, gm=Cggp, ∑ζm=Cζ∑ζp。

将相似条件代入式 (4) 可得:

CΔTCgCl=CζC $_{υ}^{2}$ CT (5)

为了简化取温度比例尺CT=1, 温差比例尺CΔT=1, Cg=1, Cζ=1。

代入式 (5) 简化结果为:速度比例尺 $C_{υ} = C_{l}^{\frac{1}{2}}$ , 流量比例尺 $C_{g} = C_{υ} C_{l}^{2} = C_{l}^{\frac{5}{2}}$ 。

2) 机械通风模型试验相似理论。

当室外温度与室内温度不相等时, 室外空气经过进风口进入室内的非等温空气中, 由于温度不同所产生的密度差异的影响, 重力和浮升力作用并不平衡, 影响气流流动的为惯性力与有效重力 (即重力和浮升力之差) , 因此采用Ar准则数来表征非等温气流流动相似。

$A r = \frac{g l}{υ^{2}} \cdot \frac{ρ - ρ_{0}}{ρ} = \frac{g l}{υ^{2}} \frac{Δ Τ}{Τ}$ (6)

原型和模型的Ar数相等, 即Arp=Arm:

$\frac{g_{p} l_{p}}{υ_{p}^{2}} \frac{Δ Τ_{p}}{Τ_{p}} = \frac{g_{m} l_{m}}{υ_{m}^{2}} \frac{Δ Τ_{m}}{Τ_{m}}$ (7)

设相似条件:lm=Cllp, υm=Cυυp, ΔTm=CΔTΔTp, Tm=CTTp, gm=Cggp。

代入式 (7) 可以得到:

$\frac{C_{g} C_{l} C_{Δ Τ}}{υ^{2} C_{Τ}} = 1$ (8)

为简化, 取Cg=1, CT=1, CΔT=1。

代入式 (8) 得到:速度比例尺 $C_{υ} = C_{l}^{\frac{1}{2}}$ ;流量比例尺 $C_{g} = C_{υ} C_{l}^{2} = C_{l}^{\frac{5}{2}}$ ;热量比例尺 $C_{Q} = C_{g} C_{Δ Τ} = C_{l}^{\frac{5}{2}}$ ;换气次数比例尺 $C_{n} = C_{g} / C_{l}^{3} = C_{l}^{- \frac{1}{2}}$ 。

2.2 传热模型试验相似理论

2.2.1 自然通风的传热模型相似理论

本试验模型的自然通风的传热相似理论主要考虑室内空气与墙壁、屋顶和地板的换热情况。流体自然对流状态是浮升力与粘滞力相互矛盾和作用的结果。在准则关联式中, Gr表征自然对流流态对换热的影响。

由于Gr与定性尺寸的三次方成正比, 与温差的一次方成正比, 在模型介质保持不变的情况下, 模型的几何尺度减小后, 必须大幅度增加模型的换热温差, 才能保持Gr数值不变, 而大幅增加模型的换热温差在实验技术上比较困难, 所以需要对Gr进行变换。

对于单相流体, 其密度差由温度差决定, 由J.Boussinesq假设可知:

ρ0-ρ=ρβ (t-t0) =ρβΔt (9)

将式 (10) 代入式 (9) 化简得:

$G r = \frac{g β Δ t l}{v^{2}} = \frac{g l}{v^{2}} \cdot \frac{ρ_{0} - ρ}{ρ} = A r$ (10)

相似比例尺关系的确定与机械通风流体力学模型的相似比例尺关系的确定一样, 这里不再重复。

2.2.2 机械通风的传热模型相似理论

机械通风的传热相似主要考虑室内外空气热交换的传热相似理论。由前面的分析可知Ar准则可以表征非等温射流的流动状态, 为了讨论传热相似, 我们根据通风排热能量方程引出热量阿基米德准则。

通风排热能量方程:

Q=CpυFρ0ΔT (11)

其中, Cp空气定压比热, J/ (kg·K) ;υ为风口风速, m/s;F为进风口面积, m2;ρ0为进风空气密度, kg/m3;ΔT为室内外温差, ℃。

将式 (11) 代入式 (6) , 同时用送风温度T0代替室内温度T, 得到:

$A r_{q} = \frac{g Q}{C_{p} ρ υ^{3} Τ_{0} l}$ (12)

将式 (12) 定义为热量阿基米德准则。热量阿基米德准则与阿基米德数准则具有相同的物理意义。

原型和模型的Arq数相等, 即Arqp=Arqm。

$\frac{g_{p} Q_{p}}{C_{p p} ρ_{p} υ_{p}^{3} Τ_{0 p} l_{p}} = \frac{g_{m} Q_{m}}{C_{p m} ρ_{m} υ_{m}^{3} Τ_{0 m} l_{m}}$ (13)

设相似条件:Qm=CQQp, lm=Cllp, υm=Cυυp, ΔTm=CΔTΔTp, T0m=CT0T0p, ρm=Cρρp, gm=Cggp, Cpm=CCpCpp;

将以上各式代入式 (13) 可以得到:

$\frac{C_{g} C_{Q}}{C_{C p} C_{ρ} C υ^{3} C_{Τ_{0}} C_{l}} = 1$ (14)

为了简化取Cg=1, CCp=1, Cρ=1, 化简为:

$\frac{C_{Q}}{C υ^{3} C_{Τ_{0}} C_{l}} = 1$ (15)

由式 (6) 可以得到:

$\frac{C_{g} C_{l}}{C υ^{2}} \frac{C_{Δ Τ}}{C_{Τ}} = 1$ (16)

简化取CT=1, CΔT=1, 得到:速度比例尺 $C_{υ} = C_{l}^{\frac{1}{2}}$ , 流量比例尺 $C_{g} = C_{υ} C_{l}^{2} = C_{l}^{\frac{5}{2}}$ , 热量比例尺 $C_{Q} = C υ^{3} C_{l} = C_{l}^{\frac{5}{2}}$ , 和机械通风流体力学模型所确定的相似比例尺关系吻合。

2.3 几何相似比例尺的确定

模型试验中, 需要结合具体的试验条件, 确定出适当的几何相似比例尺Cl。Cl越大, 越容易真实地模拟原型, 模型的造价越高, 需要的实验场地越大;Cl太小, 模型空间太狭小, 造成在空间测量上的困难。总的来讲, 在可能条件下宜尽量增大Cl。考虑试验经费和试验场地以及标准有机玻璃尺寸的大小, 本次模型试验的几何比例尺定为l/8。

3结语

通风试验第8篇

矿井反风是指当井下发生火灾时,利用通风设施按照预设的反风方案,人为地改变控制火灾烟流方向,防止矿井火灾扩大的应急措施之一,使用的几率很低。矿井反风是一项复杂且有极大风险的任务,因各矿山生产条件、通风条件的不同,一旦发生矿井火灾,不能简单、盲目地停止风机或者风机反转。影响矿井反风后风流方向及风量的因素很多,如自然风压、火风压、反风后主要通风机的风量风压。在反风过程中,可能出现需要风流反向的地方而不反向的现象,可能需要调整部分通风设施,使得部分风流短路或控制其他出风井的风量,来确保需要风流反向的火灾地点的风压和风量[1,2]。但是一旦发生灾变而需要反风时,必须分析着火原因、着火区域、人员作业分布、火情大小,综合考虑通风网络内风机的开、停、反转、变频调速等各种组合条件以及局部的反风通风设施可靠性,各部门必须分工明确,各司其职、坚守岗位,确保反风的任何环节都不能失误。

冬瓜山铜矿新区通风系统(-670m以下)采用多机站通风,进行多中段同时作业,2014年冬瓜山铜矿与马鞍山矿山研究院进行了矿井通风系统反风方案研究以及反风试验,以进一步补充完善冬瓜山铜矿矿井火灾应急专项预案,提高矿井火灾应急救援能力。

2 井下通风及通风远程监控系统

冬瓜山铜矿千米深井为多井口多风机的复杂通风系统,通风系统按照矿段可划分为老区通风系统(桦树坡、老鸦峻矿段、团山矿段)与新区通风系统(冬瓜山矿段)。新老区通风系统共用团山副井、冬瓜山副井进风,回风井相互独立,新老区通风系统相互影响。冬瓜山铜矿新区通风系统为多级机站通风系统方式,新鲜风流主要由冬瓜山进风井在进风机站风机作用下进入各中段,团山副井、冬瓜山副井井筒少量进风,冲洗工作面污风经采区辅扇调节、回风机站风机作用下,全部由冬瓜山回风井排出地表。目前,设置5个进风机站分别为-670m进风机站、-730m进风机站、-790m进风机站、-850m进风机站、-875m进风机站,各机站并联布置2台风机,共计10台进风风机;3个回风机站,分别为-790m回风机站、-850m左回风机站、-850m右回风机站,每个机站各4台风机,共计12台回风风机。新区通风系统示意图如图1所示。

根据系统风机机站布置特点,冬瓜山铜矿委托马鞍山矿山研究院对新区通风系统进风机站与回风机站风机进行了计算机远程集中监控,并在各风机机站安装更新了风速传感器、CO浓度传感器、风压传感器,扩展完善了原有通风监控系统功能。在通风监控系统扩展期间,对各个风机机站的风机都进行了风机反转功能调试,每台风机都可以进行远程反风,通风远程监控系统具备了对系统反风的远程控制功能[3]。

3 矿井反风技术分析

3.1 火灾原因分析

冬瓜山铜矿矿井火灾按照着火原因分为内因火灾和外因火灾。内因火灾主要是冬瓜山矿段含硫量较高,矿床中局部含有的少量胶状黄铁矿具有自燃发火倾向性。外因火灾主要是明火引起的火灾;火工品在运输、使用及存放过程引起的火灾;机械作用引起的火灾;电气设备引起火灾等。以上原因通常是引起矿井火灾的主要原因。

井下火灾可能发生的着火关键部位分布:爆破器材发放站、油车车库;中央变电所、采区变电所、牵引变电所、配电硐室、供电线路;各种机修硐室、辅助硐室;水泵房、破碎站、卸矿站、装矿站、通风机站;无轨及有轨运输设备;提升井;含胶状黄铁矿的采场。

3.2 多级机站通风系统反风特点

多级机站通风是在矿井主通风风路的进风段、需风段和回风段内各设置若干级风机站,接力地将地表新鲜空气经进风井巷有效地送至需风区段或需风点,并将作业产生的污浊空气经回风井巷排出地表所构成的通风系统。对于我国大多数金属非金属地下矿山,采用多级机站通风时,回风侧风机装机功率一般大于进风机站风机装机功率。新区通风系统为多级机站通风系统,主要进风井筒为冬瓜山进风井,占总进风量的2/3左右,团山副井和冬瓜山副井辅助进风,冬瓜山辅助井以及主井少量进风,冬瓜山回风井为新区唯一的专用回风井筒。

冬瓜山进风井设置有5个进风机站,分别为～670m进风机站、-730m进风机站、-790m进风机站。-850m进风机站、-875m进风机站,各机站并联安装2台75 kW风机,进风侧风机装机功率为750 kW,冬瓜山回风井设置3个回风机站,分别为-790m回风机站、-850m左回风机站、-850m右回风机站,各机站两两串并联安装4台200kW风机,回风侧风机装机功率为2 400kW。

若新区多级机站通风系统风机全部反风,根据进回风井的布置特点以及回风井回风机站的风机装机功率远远大于进风井进风机站风机装机功率,原来的进风井筒均为出风,一部分含粉尘、火灾烟流等有毒有害气体的反风风流从冬瓜山进风井排出,一部分含粉尘、火灾烟流等有毒有害气体的反风风流势必沿团山副井、冬瓜山副井流出,即使现场采用风流隔断等通风构筑物,也难以满足矿井火灾突变灾害下的迅速性、及时性要求。团山副井和冬瓜山副井的出风不仅造成火灾范围的扩大,而且将危及人员的安全撤离以及救援工作。因此,考虑新区通风系统的反风方案时,不进行多级机站通风系统的整体反风,而采取分级、分区域的反风方式,以针对性地调控不同着火区域下风流风量风压。根据《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006)第6.4.3.3条:采用多级机站通风系统的矿山,主通风系统的每一台通风机都应满足反风要求,以保证整个系统可以反风。从这一规定可以看出,对于多级机站通风系统的矿山并不是要求所有风机同时反风,可以根据各个矿山的实际通风条件而定[4]。一方面,冬瓜山铜矿通风系统每台风机都具备了远程反转反风功能,符合安全规程要求。另一方面,从反风的形式来看,可分为全矿性反风、区域性反风以及局部反风方式[5]。

3.3 新区火灾反风控制方案及分析

新区多级机站通风系统进、回风机站风机采用计算机远程集中监控,可实现系统风机远程开停、远程变频调速、反转等主要功能,且井下通风机站风机均采用轴流式风机,反风方式可通过远程控制风机直接反转反风。

新区通风系统按照风流方向及采区位置划分为4个区域,分别为:进风区域、采区靠近进风侧区域、采区靠近回风侧区域、回风区域。进风区域、采区靠近进风侧区域归纳为一个大的区域,采区靠近回风侧区域、回风区域归纳为一个大的区域,对上述2个区域内的可能着火点采取不同的应对措施。

(1)着火区域在进风区域以及采区靠近进风侧区域。停止回风机站风机(-790m回风机站、-850m左回风机站、-850m右回风机站),并反转所有进风机站风机(-670m进风机站、-730m进风机站、-790m进风机站、-850m进风机站、-875m进风机站)。

停止回风机站风机、反转进风机站风机具有以下几个原因。①迅速改变烟流方向,最短时间排除烟流。停止回风机站风机,反转进风机站风机,减少了回风机站风机负压对进风侧的作用,相对增加了进风侧进风机站风机反转后的负压作用,可以尽快改变火灾烟流方向,使得矿井火灾烟流等有毒有害气体以较短的路径、最短的时间从冬瓜山进风井排出。②避免大量扬尘,提高反风安全性。采用回风机站风机停止运行而不反转,不仅可以减少通风量抑制燃烧时火势的加剧,而且保证了回风机站风机反转的安全性。因为多年的井下生产,冬瓜山回风井井筒壁、回风机站巷道壁布满大量粉尘,若开启回风机站风机反转,在风机反转时的大风量、高负压作用下,井筒及回风巷内粉尘、杂物将被吹起,在风机出口侧没有栅栏等防护装置,可能对风机扩散器、电机造成不可预计的破坏;同时大量扬尘进入风机附近的风机控制硐室内,对变压器、开关柜、配电柜等高压电气设备带来电路短路等严重的安全隐患。③缩小灾害波及范围,副井保持进风井筒。反转进风机站风机,火灾烟流从专用进风井——冬瓜山进风井排出,团山副井、冬瓜山副井仍处于负压状态,两个副井保持进风状态,避免了新区火灾烟流串入冬瓜山副井、团山副井,既不影响人员通过副井的迅速撤离以及救援,也不影响老区通风系统的进风。

(2)着火区域在回风区域与采区靠近回风侧区域。新区所有进回风机站风机均正常运行,即-670m进风机站风机、-730m进风机站风机、-790m进风机站风机、-850m进风机站风机、-875m进风机站风机、-790m回风机站风机、-850m左回风机站风机、-850m右回风机站风机均正常运行。

进回风机站风机正常运行具有以下几个原因。①不改变烟流方向,使火灾烟流从回风井排出。当着火点发生在回风区域与采区靠近回风侧区域时,保持风机正常运行,使烟流以较短的路径、最短的时间进入回风井,加速烟流排出。顺风流方向燃烧火势可能加剧,这时要求回风侧人员严格按照火灾应急救援预案中的避灾路线迅速撤离,避免回风侧火灾对人员的伤害。②烟流沿回风路径排出,确保进风侧区域的安全作业。着火点发生在回风区域与采区靠近回风侧区域时,相对火灾发生在进风区域及采区靠近进风侧区域来说有利于火灾应急救援,因为火灾产生的大量烟流、有毒有害气体等可以直接沿回风巷经回风机站风机作用通过冬瓜山回风井排出地表。烟流沿正常通风情况下的路径排出地表,不影响进风侧范围内的安全作业。③系统正常通风,新老区通风系统相对独立。因冬瓜山新老区通风系统仍保持正常运行,对整个通风系统不构成影响,保持了新老区通风系统的相对独立。

4 通风系统现场反风试验

根据《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006)规定:每年至少进行1次反风试验,并测定主要风路反风后的风量。反风的实际效果需要各矿通过每年的反风试验以及矿井生产实践中对局部火灾应急救援中逐步积累总结,从而为下次的救灾提供更多的、可靠可行的数据信息,并补充完善矿井火灾应急专项预案,以保证救灾指挥判断正确、措施得力,有效地处理灾变事故,减少灾害损失。根据冬瓜山铜矿矿山生产条件,按照前面所述反风方案,本次现场反风试验,假设着火区域在新区通风系统的进风区域以及采区靠近进风侧区域,老区通风系统保持正常运行状态,不进行反风试验;新区通风系统进行反风试验,即新区进风机站全部反转运行,回风机站风机全部停止运行。新区通风系统反风试验流程如图2所示。

5结论

(1)新区通风系统为多级机站通风系统,回风机站风机装机功率(2 400kW)远远大于进风井进风机站风机装机功率(750kW),若新区通风系统整体反风,原来的进风井筒均为出风,一部分含粉尘、火灾烟流等有毒有害气体的反风风流势必沿团山副井、冬瓜山副井、采区斜坡道上行,既影响应急救援,也使得火灾范围扩大波及老区通风系统。因此,新区通风系统采用分区域、分级以及机站风机开停组合的反风技术。

(2)反风技术方案是基于现有通风远程监控系统可实现远程开停风机、变频调速的前提下而制定,必须加强通风监控系统的维护管理,提高抗矿井火灾突变能力。同时,根据生产实际情况,组织实施矿井反风试验,并进行反风试验效果测定。

(3)矿井反风是人为地调控风流、烟流方向而采取的通风应急措施,反风的实际效果需要在反风试验以及矿井生产实践中对局部火灾应急救援中逐步积累总结,并补充完善矿井火灾应急专项预案,对于提高矿井火灾应急救援能力具有重要意义。

摘要：基于冬瓜山铜矿新区(冬瓜山矿段)通风系统采用多级机站通风方式,多级机站通风系统反风不能简单盲目地直接使风机反转反风。根据冬瓜山矿段井下通风系统现状,将通风系统区域划分为进风区域以及采区靠近进风侧区域、回风区域以及采区靠近回风侧区域,针对各可能的着火区域,借助建立的通风远程监控系统平台,采用分区域、分级控制技术,通过机站风机的开停、反转等优化组合方式进行风量风压的调控,以有效地调控火灾烟流方向,提高抗矿井火灾突变能力。

关键词：矿井反风,通风监控系统平台,反风试验,多级机站通风

参考文献

[1]武新文,张磊,庞邓.多风井多主通风机矿井反风技术分析与安全研究[J].煤炭技术,2014,(9):21-23.

[2]杨继国,郭晓英,赵前锋,等.矿井反风及其反风装置[J].煤炭技术,2008,27(11):96-98.

[3]贾安民.井下多级机站通风监控与节能技术研究[J].金属矿山,2012,(6):113-119.

[4]杜翠风,尤毅,李怀宇.金属矿井主扇反风实验及反风问题分析[A].2009'中国金属学会冶金安全年会论文集[C].北京:冶金工业出版社,2009.

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