刘斌

摘   要：矿井压风机作为大型固定机械设备，通常需要在矿井建造过程中进行配套设计，其主要担负着为主井、副井、运输及采掘等矿井生产提供风源动力，在矿井生产中具有重要地位。由于地面压风机排出的热能无法进行有效回收利用，容易造成能源浪费，降低企业经济效益。余热回收系统的应用不仅能够帮助压风机降低油温，而且能够满足矿井澡堂冷水加温、集中供暖等需求，热回收率在95%左右，具有一定的经济意义。文章以某矿井为例，详细介绍了压风机余热回收系统在煤矿中的应用情况，仅供参考。

关键词：煤矿企业;压风机;余热回收系统

在煤矿生产过程中，压风机的长时间高速运转会产生大量的热量，设备中的润滑油能够将这部分热量带出机体外，降低压风机的温度，确保运行状态正常。润滑油的温度一般在80～100 ℃，生产单位会通过风冷或水冷的形式将这部分热量排放到外部大气中，压风机所产生热量的排放不仅会引起环境热污染，而且会造成热能的浪费。

1    压风机余热回收系统概述

在煤矿生产系统中，压风机作为大型机电设备，不仅能够作为压风自救系统的供风风源，而且能够作为矿井巷道和采掘工作面的动力风源。本文以某矿井为例，该矿井为400万吨级大型矿井，现安装有8台螺杆式压风机，这些压风机除了用作压风自救系统用风和氮气用风以外，还可以作为风动工具用供给井下采掘工作面。在设备运转过程中，油脂的温度经常保持在90 ℃左右，造成油温较高的主要原因是油脂不断的压缩，所以冷却系统是压风机不可缺少的组成部分。冷却系统通常利用75 kW的循环水泵向压风机的冷却器注入冷却水流，让冷却水流带走部分热量，从而确保压风机油温大幅降低，使设备保持良好的运行性能。该矿井通过科学论证，决定将余热回收系统应用到压风系统中，余热回收系统能够将压缩机油脂的热量进行集中吸收，然后供给锅炉房或职工澡堂，提高用水温度。该系统还可以自动控制水温和水位，实现节能降耗。另外余热回收系统将大部分热量吸收后，设备中的油温大幅下降，减少了压风机的高温隐患。

2    压风机余热回收系统常见的问题

（1）在煤矿生产单位，自来水用量普遍较大，而压风机余热回收系统也是通过自来水来维持运转的。但大量的用水量常常造成断水现象，不稳定的供水情况会造成余热利用系统断断续续工作，从而使压风机油温超出限定参数，排气系统也因超温出现停机。为了避免压风机超温停机影响井下的正常供风，压风机自身的冷却系统需要与余热回收系统同时使用，造成生产成本的大幅增高。

（2）当煤矿职工澡堂用水达到高峰期时，通过压风机余热回收系统对洗澡用水进行加温很难满足使用需求，当余热回收系统的热能不够时，需要通过补气系统使水温快速升高。当职工澡堂在用水低峰时，热能无法充分利用，热水箱达到储水上限后，余热利用系统就会自动停止工作，这就造成了余热回收系统不仅具有较低的利用效率，还存在一定的热能浪费现象。

（3）在使用余热利用系统过程中，同步开启压风机冷却系统会使余热回收系统的利用效率大幅降低。主要原因是压风机内的油温先经过压风机冷却系统进行一次冷却，在经过余热回收系统时温度已经大幅降低，这就造成余热回收系统无法对压风机油脂的热量进行全部吸收，浪费了大量热能，增加了生产成本。

3    压风机余热回收系统组成应用

3.1  压风机余热回收系统工作原理

压风机的散热是通过润滑系统和压风机排风扇将热量排出的。由此可知，排风口排出的热风和润滑系统的热量都是压风机可利用的余热。其中，润滑系统采用冷热交换原理，通过直热式余热回收主机提取正常工作压风机输入功率60%的热量，向水中转移高温润滑油的热量，经过循环水泵将热水送至蓄水箱中以供使用。通过自制的风管可以将排风扇排出的热量收集至热风管路，然后通过旋风机向副斜井井口输送热风。

3.2  压风机余热回收系统的安装及工作流程

余热回收系統利用原有螺杆式压风机，并联设计直热式余热回收主机，余热回收主机连接压风机温控阀出油、循环水泵、补水电磁阀、保温水管、布袋式过滤器、双层不锈钢保温水箱等设备;循环泵不断对热桶中冷水进行循环加热，当温度达到设定限值时，供水泵向保温水箱排放热水，保温水箱的温度探头和水位探针对水温和水位进行监测，达到设定值后由供水泵输送至职工澡堂洗浴热水管路，供职工使用。还有一部分热风需要供至副斜井，可以选取距离副井井口比较近的压风机房，使用2 mm热轧薄板焊接连接压风机的热风排风口，并将白铁皮和岩棉敷设在自制风管表面，连接φ600 mm玻璃钢保温风管，将旋风机安装在管路始端，在冬季向副斜井井口传送热风，防止井筒上冻，保障正常生产。

3.3  压风机余热回收系统自动化控制

压风机余热回收系统的控制装置包括变频器、压力传感器、PLC系统等，能够实现自动化控制。压力传感器安装在管网干线上，用于对管网水压的检测，将压力转化为4～20 mA的电流或0～10 V的电压信号提供给变频器。变频器是水泵电机的控制设备，能够按照水压恒定需要向水泵电机传送0～50 Hz的频率信号，调整其转速ENC。系统采用PID控制的应用宏进行闭环控制来改变频率输出值，调节水泵电机转速，以保证管网压力的恒定要求。

3.4  压风机余热回收系统的优点

压风机余热回收系统具有无污染、无噪声、低能耗等优点，随时可以提取压风机运行过程中的热能。当压风机余热回收系统启动时，可以关闭压风机冷却系统，使生产成本大幅减少。而且随着机组运行温度不断变化，压风机的产气量也发生变化。利用压风机余热回收系统能够给压风机油温降温，使产气量提高10%左右，为矿井生产提供可靠保压风机油的热量。

4    结语

随着煤矿企业对环保节能工作的重视，压风机余热回收系统将被放在越来越重要的位置。利用压风机余热回收系统能够实现节能环保与安全生产同步推进，进一步改善压风机的运行性能，节约锅炉房的原煤消耗，减轻空气污染程度，提高矿井整体工作效率，真正实现“人、机、物”的和谐发展。

[参考文献]

[1]杨明法，孙君，王宝刚，等.煤矿副井压风机的改造及自动化控制[J].山东煤炭科技，2011（1）：220-221.