摘要：高瓦斯礦井選煤廠的煤倉存在瓦斯?jié)舛瘸蓿滓鹜咚贡ǖ奈ｋU，傳統(tǒng)的通風機治理方案設(shè)備多、費用高。為此，通過深入分析，研究開發(fā)了一種新型瓦斯治理系列裝置，該設(shè)施由若干個煤倉瓦斯分離器、焚風通風塔、萬向?qū)эL器、風幛和雙向風窗組成，為高瓦斯選煤廠的瓦斯治理開辟了一條新途徑。
關(guān)鍵詞： 選煤廠 煤倉 瓦斯治理
1 選煤廠煤倉瓦斯治理概況
傳統(tǒng)的選煤廠煤倉設(shè)計時，基本上都不考慮瓦斯治理設(shè)施，但是對高瓦斯礦井來說，許多選煤廠煤倉的瓦斯?jié)舛冗h遠超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的安全標準，存在嚴重的安全隱患，甚至有的選煤廠還發(fā)生瓦斯爆炸，這嚴重地威脅著從業(yè)人員的生命安全和選煤廠的安全生產(chǎn)。為了解決此類問題，有的選煤廠在主要瓦斯區(qū)安裝了大量的軸流式通風機、瓦斯傳感器、通風機閉鎖傳感器，實現(xiàn)了瓦斯風電閉鎖，實現(xiàn)了瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，雖然這對解決選煤廠的瓦斯超限起了一定的作用，但上述設(shè)備設(shè)施治理費用昂貴，且沒有從根本上解決瓦斯積聚造成的隱患，仍然存在發(fā)生瓦斯爆炸事故，影響選煤廠安全生產(chǎn)的隱患。可以說這些消極的措施并沒有從根本上解決瓦斯爆炸問題。
因此，為了保證選煤廠的安全生產(chǎn)，筆者根據(jù)自己多年的礦井治理瓦斯積聚問題的經(jīng)驗，結(jié)合屯蘭選煤廠煤倉瓦斯情況，研制了一種 “選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置”，徹底解決了現(xiàn)有選煤廠煤倉存在的瓦斯超標易造成瓦斯爆炸和治理費用昂貴等難題。
2 選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置的研究
2.1 屯蘭選煤廠煤倉瓦斯情況
屯蘭選煤廠始建于1997年10月，是設(shè)計入選原煤40Mt/a的特大型煉焦選煤廠，1997年10月31日正式投產(chǎn)。現(xiàn)有原煤倉4個，產(chǎn)品倉4個， 2個轉(zhuǎn)載站。屯蘭礦生產(chǎn)的原煤由帶式運輸機運向屯蘭選煤廠4個原煤倉儲存待選，原煤經(jīng)洗選后，其產(chǎn)品由帶式運輸機進入4個不同的產(chǎn)品倉等待外運。緩沖倉2個暫不用，只是在生產(chǎn)緊張時使用。
原煤倉4個每個倉直徑φ21m、高42.00m（儲煤凈高34.62m）、最大儲存煤量3600t，原煤倉內(nèi)的瓦斯?jié)舛雀哌_8.2％。
產(chǎn)品倉4個每個倉直徑φ21m、高44.87m（儲煤凈高39.00m）、最大儲存煤量3300t，產(chǎn)品倉內(nèi)的瓦斯?jié)舛雀哌_9.0％
2.2 新型瓦斯治理裝置的研究
2.2.1新型瓦斯治理裝置的試驗研究
為了解決屯蘭選煤廠煤倉瓦斯問題，筆者多次到現(xiàn)場實測選煤廠大氣參數(shù)和多種氣體（CO、CO2、H2S、SO2、CH4、C2H4、C2H2等20多種），調(diào)查和分析屯蘭選煤廠歷年的大氣壓力、溫度、濕度變化規(guī)律。并結(jié)合現(xiàn)有的理論結(jié)合大量的實踐經(jīng)驗，對屯蘭選煤廠煤倉和運輸長廊瓦斯參數(shù)進行正交理論分析，在此基礎(chǔ)上進行試驗分析，從而得出最佳的試驗方案。
對確立的最優(yōu)方案再進行反復試驗，在試驗中對試驗參數(shù)不斷修正。對試驗結(jié)果與現(xiàn)有存在的問題進行科學的比較、分析、歸納、總結(jié)，并借助現(xiàn)代分析技術(shù)和手段，得出了最佳治理屯蘭選煤廠煤倉及運輸長廊瓦斯積聚問題的試驗方案。
2.2.2 煤倉新型瓦斯治理系列裝置設(shè)計
煤倉新型瓦斯治理技術(shù)方案是：選煤廠煤倉瓦斯積聚治理裝置由若干個煤倉瓦斯分離器、風幛、雙向風窗和焚風通風塔組成，煤倉瓦斯分離器設(shè)在煤倉的周邊，風幛設(shè)在煤倉頂部的中央，雙向風窗設(shè)在煤倉外壁的上方，焚風通風塔設(shè)在煤倉頂部的兩邊或煤倉外壁的上方。
煤倉瓦斯分離器由筒體、瓦斯釋放帽、瓦斯釋放孔和過濾網(wǎng)等構(gòu)成，瓦斯釋放帽設(shè)在筒體得頂部，瓦斯釋放孔設(shè)在瓦斯釋放帽上，過濾網(wǎng)均勻設(shè)在筒體上，煤倉瓦斯分離器主要功能是將煤體內(nèi)或煤體上方的瓦斯，按所要求的方向分離出來。
風幛是一個圓臺型的筒體，雙向風窗由向上風葉、向下風葉和框架組成，向上風葉設(shè)在框架的上部，向下風葉設(shè)在框架的下部，
焚風通風塔由焚風曲線體、變線體、集風道和三叉排風器等構(gòu)成，主要功能是形成強大的焚風效應(yīng)，按所要求的方向?qū)⑼咚古诺矫簜}外。
由于屯蘭選煤廠煤倉新型瓦斯治理系列裝置采用了煤倉瓦斯分離器、風幛、雙向風窗和焚風通風塔，構(gòu)成了一個綜合治理裝置，能夠降低或消除煤倉中的全部瓦斯，徹底治理選煤廠瓦斯積聚的問題。
3 實施效果
3.1 安全效果
根據(jù)屯蘭選煤廠特定的地理環(huán)境和氣候條件影響的實際情況，根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗和有關(guān)理論，確定采用風幛、風窗、通風塔、焚風通風塔等通風設(shè)施后，屯蘭選煤廠主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要害部位和各個局部地點的瓦斯?jié)舛冗_到以下效果,符合煤礦法律、法規(guī)和《煤礦安全規(guī)程》要求.
1﹞原煤倉﹝包括產(chǎn)品倉﹞頂部皮帶長廊的采用通風設(shè)施后瓦斯?jié)舛瘸Ｄ赀_到0.5％以下。
2﹞原煤倉﹝包括產(chǎn)品倉﹞內(nèi)部上隅角（死角）采用通風設(shè)施后，瓦斯?jié)舛仍谡Ｉa(chǎn)情況下0.5％以下。
3﹞原煤倉﹝包括產(chǎn)品倉﹞底部溜煤口倉內(nèi)，采用通風設(shè)施后，瓦斯?jié)舛瓤蛇_到0.5％以下。
4﹞原煤倉﹝包括產(chǎn)品倉﹞頂部皮帶長廊的（有工作人員的場所）的地點，采用通風設(shè)施后達到CH4、C2H4、H2S、SO2、CO2、N2、O2達到各自的《國家標準》和《行業(yè)標準》安全濃度。
根據(jù)實驗結(jié)果證明瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.2％, 常年可降低到0.5％以下，瓦斯?jié)舛韧耆蠂覙藴屎托袠I(yè)標準的安全濃度。具有治理瓦斯安全可靠，使企業(yè)的安全生產(chǎn)和從業(yè)人員的生命安全以及企業(yè)財產(chǎn)得到保證，真正意義地實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
3．2經(jīng)濟效益評價
根據(jù)屯蘭選煤廠現(xiàn)有情況概算其經(jīng)濟效益。
3．2．1 軸流式通風機方案
該選煤廠原煤倉4個，每倉1臺5.5KW軸流式通風機，2＃倉另安裝1臺2×15KW軸流式通風機, 倉上走廊有2臺5.5KW移動式通風機, 倉下安裝有1臺2×15KW軸流式通風機，放煤溜槽口有2臺5.5KW移動式通風機；精煤倉4個，每倉2臺5.5KW軸流通風機，倉上走廊有1臺5.5KW移動式通風機,倉下安裝有1臺2×15KW軸流式通風機，轉(zhuǎn)載點落煤處安裝1臺5.5KW移動式通風機。
1）瓦斯處理主要費用。根據(jù)該選煤廠提供的實際費用：① 電費：5.5KW移動式通風機月電耗1980元，年電耗23760元；2×15KW倉下通風機月電耗10800元，年電耗129600元。
2）風機折舊費。 2×15KW倉下通風機原價5萬元 服務(wù)年期7a，年折舊費7143元；2.86臺為20429元/a；5.5KW移動式通風機原價2.7萬元 服務(wù)年期7a，年折舊費3857元，2.86臺為11031元/a。
新型瓦斯積聚治理裝置一個相當于2.86臺軸流式通風機，且效果比軸流式通風機穩(wěn)定、可靠。
3.2.2、新型瓦斯積聚治理裝置方案經(jīng)濟效益
若停用風機，改用瓦斯積聚治理裝置則：
1）停1臺5.5KW通風機年省費用:23760＋11031 = 34791元/a；停1臺2×15KW軸流式通風機其費用:129600＋20429 = 150029元/a.
2）4個原煤倉通風機全部停用（8臺5.5KW；2臺2×15KW），其費用為:34791×8＋150029×2 = 278328＋300058 = 578386元/a.
3）4個精煤倉通風機全部停用（10臺5.5KW；1臺2×15KW）,其費用為:34791×10＋150029 =347910＋150029 = 497939元/a.
3.2.3 費用
服務(wù)年限按20a計算：4個原煤倉為1156.77萬元, 4個精煤倉為995.88萬元，合計156.77＋995.88= 2152.65萬元。
新型瓦斯積聚治理裝置的一次性制造加工成本費用為128萬元，則節(jié)省費用為2024.65萬元。
可見在屯蘭選煤廠安裝“選煤廠煤倉新型瓦斯治理系列裝置”以后，由于該裝置是安全、經(jīng)濟、永固、無動力的構(gòu)造設(shè)施，以其取代原設(shè)計的軸流式通風機，所帶來的經(jīng)濟效益相當可觀。
3．2 社會效益：
新裝置填補了我國選煤廠瓦斯治理的空白，開創(chuàng)了我國無動力治理瓦斯新經(jīng)驗和先例，對所有高瓦斯選煤廠的瓦斯治理開辟了一條新途徑，為以后大型選煤廠設(shè)計提供了先進的新技術(shù)，實現(xiàn)了大型選煤廠永久性的瓦斯治理。同時由于該系列裝置結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，不需經(jīng)常維修，無需專人操作，具有簡便易行、經(jīng)濟實用、安全可靠等優(yōu)點，因此易于在全國煤炭行業(yè)﹝以及礦山﹞推廣使用，具有深遠的現(xiàn)實意義。
4、結(jié) 論
總結(jié)“選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置”有以下特點：
1）、該技術(shù)的發(fā)明屬于國內(nèi)首創(chuàng)，世界先進，具有技術(shù)先進、科學合理，填補了我國選煤廠瓦斯治理的空白。屬于世界性先進技術(shù)，達到世界先進水平。
2）、該裝置的使用將有效的治理選煤廠煤倉瓦斯積聚問題。它的研制成功將對所有高瓦斯選煤廠煤倉瓦斯治理開辟一條新途徑。
3）、該裝置是安全、經(jīng)濟、永固、無動力的構(gòu)造設(shè)施，以其取代常用的軸流式通風機，所帶來的經(jīng)濟效益相當可觀。
4）、該裝置結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，不需經(jīng)常維修，簡便易行，無需專人操作，易于推廣使用，且開創(chuàng)了我國選煤廠無動力治理瓦斯經(jīng)驗和先例。
5）、這項新技術(shù)的成功運用到設(shè)計上將對我國大型選煤廠煤倉瓦斯積聚治理產(chǎn)生深遠的意義。給以后大型選煤廠設(shè)計提供了先進的新技術(shù)。
6）、開創(chuàng)了我國無動力治理瓦斯新經(jīng)驗，不需要巨資安裝帶動力的通風設(shè)備，一次安裝，永久使用，經(jīng)濟實用，安全可靠，以確保該系統(tǒng)的安全性。
7）特別指出選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置是無噪音、無動力、無污染的通風構(gòu)造設(shè)施，純屬于環(huán)保節(jié)能型產(chǎn)品。
8）、本裝置的原理，可以拓展到所有需要排氣、排污的建筑、工廠、礦山，以及民宅、廚房無動力排油煙機等等領(lǐng)域
該技術(shù)可以取消全國選煤廠所有的通風機，而且完全徹底永久解決瓦斯積聚問題。
選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置在全國乃至全世界推廣使用, 開創(chuàng)了我國瓦斯治理的先驅(qū)，具有推廣使用價值。
注：本專利“選煤廠煤倉新型瓦斯治理裝置”獲第六屆“國家科技發(fā)明獎”一等獎和“國家科技創(chuàng)新獎”一等獎（獲獎時間2006年12月2日）；專利號為：ZL200520024727.X（公告時間2006.11.15）