摘要：高瓦斯矿井选煤厂的煤仓存在瓦斯浓度超限，易引起瓦斯爆炸的危险，传统的通风机治理方案设备多、费用高。为此，通过深入分析，研究开发了一种新型瓦斯治理系列装置，该设施由若干个煤仓瓦斯分离器、焚风通风塔、万向导风器、风幛和双向风窗组成，为高瓦斯选煤厂的瓦斯治理开辟了一条新途径。
关键词： 选煤厂 煤仓 瓦斯治理
1 选煤厂煤仓瓦斯治理概况
传统的选煤厂煤仓设计时，基本上都不考虑瓦斯治理设施，但是对高瓦斯矿井来说，许多选煤厂煤仓的瓦斯浓度远远超过《煤矿安全规程》规定的安全标准，存在严重的安全隐患，甚至有的选煤厂还发生瓦斯爆炸，这严重地威胁着从业人员的生命安全和选煤厂的安全生产。为了解决此类问题，有的选煤厂在主要瓦斯区安装了大量的轴流式通风机、瓦斯传感器、通风机闭锁传感器，实现了瓦斯风电闭锁，实现了瓦斯监控系统，虽然这对解决选煤厂的瓦斯超限起了一定的作用，但上述设备设施治理费用昂贵，且没有从根本上解决瓦斯积聚造成的隐患，仍然存在发生瓦斯爆炸事故，影响选煤厂安全生产的隐患。可以说这些消极的措施并没有从根本上解决瓦斯爆炸问题。
因此，为了保证选煤厂的安全生产，笔者根据自己多年的矿井治理瓦斯积聚问题的经验，结合屯兰选煤厂煤仓瓦斯情况，研制了一种 “选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置”，彻底解决了现有选煤厂煤仓存在的瓦斯超标易造成瓦斯爆炸和治理费用昂贵等难题。
2 选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置的研究
2.1 屯兰选煤厂煤仓瓦斯情况
屯兰选煤厂始建于1997年10月，是设计入选原煤40Mt/a的特大型炼焦选煤厂，1997年10月31日正式投产。现有原煤仓4个，产品仓4个， 2个转载站。屯兰矿生产的原煤由带式运输机运向屯兰选煤厂4个原煤仓储存待选，原煤经洗选后，其产品由带式运输机进入4个不同的产品仓等待外运。缓冲仓2个暂不用，只是在生产紧张时使用。
原煤仓4个每个仓直径φ21m、高42.00m（储煤净高34.62m）、最大储存煤量3600t，原煤仓内的瓦斯浓度高达8.2％。
产品仓4个每个仓直径φ21m、高44.87m（储煤净高39.00m）、最大储存煤量3300t，产品仓内的瓦斯浓度高达9.0％
2.2 新型瓦斯治理装置的研究
2.2.1新型瓦斯治理装置的试验研究
为了解决屯兰选煤厂煤仓瓦斯问题，笔者多次到现场实测选煤厂大气参数和多种气体（CO、CO2、H2S、SO2、CH4、C2H4、C2H2等20多种），调查和分析屯兰选煤厂历年的大气压力、温度、湿度变化规律。并结合现有的理论结合大量的实践经验，对屯兰选煤厂煤仓和运输长廊瓦斯参数进行正交理论分析，在此基础上进行试验分析，从而得出最佳的试验方案。
对确立的最优方案再进行反复试验，在试验中对试验参数不断修正。对试验结果与现有存在的问题进行科学的比较、分析、归纳、总结，并借助现代分析技术和手段，得出了最佳治理屯兰选煤厂煤仓及运输长廊瓦斯积聚问题的试验方案。
2.2.2 煤仓新型瓦斯治理系列装置设计
煤仓新型瓦斯治理技术方案是：选煤厂煤仓瓦斯积聚治理装置由若干个煤仓瓦斯分离器、风幛、双向风窗和焚风通风塔组成，煤仓瓦斯分离器设在煤仓的周边，风幛设在煤仓顶部的中央，双向风窗设在煤仓外壁的上方，焚风通风塔设在煤仓顶部的两边或煤仓外壁的上方。
煤仓瓦斯分离器由筒体、瓦斯释放帽、瓦斯释放孔和过滤网等构成，瓦斯释放帽设在筒体得顶部，瓦斯释放孔设在瓦斯释放帽上，过滤网均匀设在筒体上，煤仓瓦斯分离器主要功能是将煤体内或煤体上方的瓦斯，按所要求的方向分离出来。
风幛是一个圆台型的筒体，双向风窗由向上风叶、向下风叶和框架组成，向上风叶设在框架的上部，向下风叶设在框架的下部，
焚风通风塔由焚风曲线体、变线体、集风道和三叉排风器等构成，主要功能是形成强大的焚风效应，按所要求的方向将瓦斯排到煤仓外。
由于屯兰选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置采用了煤仓瓦斯分离器、风幛、双向风窗和焚风通风塔，构成了一个综合治理装置，能够降低或消除煤仓中的全部瓦斯，彻底治理选煤厂瓦斯积聚的问题。
3 实施效果
3.1 安全效果
根据屯兰选煤厂特定的地理环境和气候条件影响的实际情况，根据大量的实践经验和有关理论，确定采用风幛、风窗、通风塔、焚风通风塔等通风设施后，屯兰选煤厂主要生产环节的要害部位和各个局部地点的瓦斯浓度达到以下效果,符合煤矿法律、法规和《煤矿安全规程》要求.
1﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞顶部皮带长廊的采用通风设施后瓦斯浓度常年达到0.5％以下。
2﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞内部上隅角（死角）采用通风设施后，瓦斯浓度在正常生产情况下0.5％以下。
3﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞底部溜煤口仓内，采用通风设施后，瓦斯浓度可达到0.5％以下。
4﹞原煤仓﹝包括产品仓﹞顶部皮带长廊的（有工作人员的场所）的地点，采用通风设施后达到CH4、C2H4、H2S、SO2、CO2、N2、O2达到各自的《国家标准》和《行业标准》安全浓度。
根据实验结果证明瓦斯浓度由原来的8.2％, 常年可降低到0.5％以下，瓦斯浓度完全符合国家标准和行业标准的安全浓度。具有治理瓦斯安全可靠，使企业的安全生产和从业人员的生命安全以及企业财产得到保证，真正意义地实现安全生产。
3．2经济效益评价
根据屯兰选煤厂现有情况概算其经济效益。
3．2．1 轴流式通风机方案
该选煤厂原煤仓4个，每仓1台5.5KW轴流式通风机，2＃仓另安装1台2×15KW轴流式通风机, 仓上走廊有2台5.5KW移动式通风机, 仓下安装有1台2×15KW轴流式通风机，放煤溜槽口有2台5.5KW移动式通风机；精煤仓4个，每仓2台5.5KW轴流通风机，仓上走廊有1台5.5KW移动式通风机,仓下安装有1台2×15KW轴流式通风机，转载点落煤处安装1台5.5KW移动式通风机。
1）瓦斯处理主要费用。根据该选煤厂提供的实际费用：① 电费：5.5KW移动式通风机月电耗1980元，年电耗23760元；2×15KW仓下通风机月电耗10800元，年电耗129600元。
2）风机折旧费。 2×15KW仓下通风机原价5万元 服务年期7a，年折旧费7143元；2.86台为20429元/a；5.5KW移动式通风机原价2.7万元 服务年期7a，年折旧费3857元，2.86台为11031元/a。
新型瓦斯积聚治理装置一个相当于2.86台轴流式通风机，且效果比轴流式通风机稳定、可靠。
3.2.2、新型瓦斯积聚治理装置方案经济效益
若停用风机，改用瓦斯积聚治理装置则：
1）停1台5.5KW通风机年省费用:23760＋11031 = 34791元/a；停1台2×15KW轴流式通风机其费用:129600＋20429 = 150029元/a.
2）4个原煤仓通风机全部停用（8台5.5KW；2台2×15KW），其费用为:34791×8＋150029×2 = 278328＋300058 = 578386元/a.
3）4个精煤仓通风机全部停用（10台5.5KW；1台2×15KW）,其费用为:34791×10＋150029 =347910＋150029 = 497939元/a.
3.2.3 费用
服务年限按20a计算：4个原煤仓为1156.77万元, 4个精煤仓为995.88万元，合计156.77＋995.88= 2152.65万元。
新型瓦斯积聚治理装置的一次性制造加工成本费用为128万元，则节省费用为2024.65万元。
可见在屯兰选煤厂安装“选煤厂煤仓新型瓦斯治理系列装置”以后，由于该装置是安全、经济、永固、无动力的构造设施，以其取代原设计的轴流式通风机，所带来的经济效益相当可观。
3．2 社会效益：
新装置填补了我国选煤厂瓦斯治理的空白，开创了我国无动力治理瓦斯新经验和先例，对所有高瓦斯选煤厂的瓦斯治理开辟了一条新途径，为以后大型选煤厂设计提供了先进的新技术，实现了大型选煤厂永久性的瓦斯治理。同时由于该系列装置结构简单，管理方便，不需经常维修，无需专人操作，具有简便易行、经济实用、安全可靠等优点，因此易于在全国煤炭行业﹝以及矿山﹞推广使用，具有深远的现实意义。
4、结 论
总结“选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置”有以下特点：
1）、该技术的发明属于国内首创，世界先进，具有技术先进、科学合理，填补了我国选煤厂瓦斯治理的空白。属于世界性先进技术，达到世界先进水平。
2）、该装置的使用将有效的治理选煤厂煤仓瓦斯积聚问题。它的研制成功将对所有高瓦斯选煤厂煤仓瓦斯治理开辟一条新途径。
3）、该装置是安全、经济、永固、无动力的构造设施，以其取代常用的轴流式通风机，所带来的经济效益相当可观。
4）、该装置结构简单，管理方便，不需经常维修，简便易行，无需专人操作，易于推广使用，且开创了我国选煤厂无动力治理瓦斯经验和先例。
5）、这项新技术的成功运用到设计上将对我国大型选煤厂煤仓瓦斯积聚治理产生深远的意义。给以后大型选煤厂设计提供了先进的新技术。
6）、开创了我国无动力治理瓦斯新经验，不需要巨资安装带动力的通风设备，一次安装，永久使用，经济实用，安全可靠，以确保该系统的安全性。
7）特别指出选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置是无噪音、无动力、无污染的通风构造设施，纯属于环保节能型产品。
8）、本装置的原理，可以拓展到所有需要排气、排污的建筑、工厂、矿山，以及民宅、厨房无动力排油烟机等等领域
该技术可以取消全国选煤厂所有的通风机，而且完全彻底永久解决瓦斯积聚问题。
选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置在全国乃至全世界推广使用, 开创了我国瓦斯治理的先驱，具有推广使用价值。
注：本专利“选煤厂煤仓新型瓦斯治理装置”获第六届“国家科技发明奖”一等奖和“国家科技创新奖”一等奖（获奖时间2006年12月2日）；专利号为：ZL200520024727.X（公告时间2006.11.15）
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