矿井抽放管路选型说明.docx
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矿井抽放管路选型说明
中铝恒泰合煤业有限公司
勺米老地沟煤矿
矿井抽放管路选型说明
编制:
通防科
2013年1月
勺米老地沟煤矿抽采管路选型说明
一、高负压抽放管路系统及抽放设备选型
1)管路的选择
①瓦斯抽放主管
A、主管径
=0.337m
式中:
K---计算高、低负压主管径时流量系数,按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)K为1.2-1.8,取K=1.5。
d——瓦斯管内径,m;
Q——瓦斯管内流量,m3/min;抽出瓦斯浓度按30%计;
V——瓦斯管内流速,一般取5~12m/s;取10m/s;
选用DN300×8型焊接钢管作为瓦斯抽放主管。
B、主管路阻力计算
a、摩擦阻力计算
式中:
hf——管路的摩擦阻力,Pa;
L——主管路长度,m;管路最长时为1450m;
Δ——混合瓦斯对空气的相对密度;
Q——管路的混合瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,经查表取K0=0.71;
d——管路内径,cm。
d=350/10=35cm;
(kg/m3)
式中:
ρ1——瓦斯密度,取0.715kg/m3;
n1——混合瓦斯中瓦斯浓度,30%;
ρ2——空气密度,取1.293kg/m3;
n2——混合瓦斯中空气浓度70%。
b、局部阻力计算
h1=3065×15%=460Pa,按摩擦阻力的15%计算。
c、主管路总阻力计算
H总=3065+460=3525pa
②瓦斯抽放支管
A、回采工作面
a、支管径
=0.261m
式中:
K---计算高、低负压主管径时流量系数,按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)K为1.2-1.8,取K=1.5。
d——瓦斯管内径,m;
Q——瓦斯管内流量,m3/min;抽出瓦斯浓度按30%计;
V——瓦斯管内流速,一般取5~12m/s;取10m/s;
故选用DN300×8型焊接钢管作为回采工作面瓦斯抽放支管。
b、支管路阻力计算
·摩擦阻力计算
=1305Pa
式中:
hf——管路的摩擦阻力,Pa;
L——管路长度,m;管路最长时为750m;
Δ——混合瓦斯对空气的相对密度;
Q——管的混合瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,经查表取K0=0.71;
d——管路内径,cm。
d=300/10=30cm;
(kg/m3)
式中:
ρ1——瓦斯密度,取0.715kg/m3;
n1——混合瓦斯中瓦斯浓度;
ρ2——空气密度,取1.293kg/m3;
n2——混合瓦斯中空气浓度。
·局部阻力计算
h1=1305×15%=196Pa;按摩擦阻力的15%计算。
·采面支管总阻力
h总=1305+196=1501pa
B、掘进工作面
a、支管径
=0.213m
式中:
K---计算高、低负压主管径时流量系数,按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)K为1.2-1.8,取K=1.5。
d——瓦斯管内径,m;
Q——瓦斯管内流量,m3/min;抽出瓦斯浓度按30%计,两个掘进面抽放;
V——瓦斯管内流速,一般取5~12m/s;取10m/s;
考虑到掘进移交回采后,掘进抽放管作为回采抽放管,故选用DN300×8型焊接钢管作为掘进工作面瓦斯抽放支管。
b、支管路阻力计算
·摩擦阻力计算
=379Pa
式中:
hf——管路的摩擦阻力,Pa;
L——管路长度,m;管路最长时为750m;
Δ——混合瓦斯对空气的相对密度;
Q——管内的混合瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,经查表取K0=0.71;
d——管路内径,cm。
d=300/10=30cm;
kg/m3
式中:
ρ1——瓦斯密度,取0.715kg/m3;
n1——混合瓦斯中瓦斯浓度;
ρ2——空气密度,取1.293kg/m3;
n2——混合瓦斯中空气浓度。
·局部阻力计算
h1=379×15%=57Pa,按摩擦阻力的15%计算。
·掘进面支管总阻力
h总=379+57=436Pa
③管路总阻力
回采与掘进取其中较大的一个,取采面阻力值进行计算,
h总阻力=h主总+h支=3525+1501=5026pa
2)瓦斯泵的选择
①瓦斯泵压力计算
式中:
Hf——瓦斯泵压力,Pa;
Hi——井下负压管路系统全部阻力损失,KPa;
H0——钻孔孔口压力,Pa;高负压取15KPa;
K——备用系数,K=1.2;
hoz——用户在瓦斯管出口所必须造成的正压,KPa;用户在瓦斯出口处必须的正压,按《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471-2008)中的要求进行选型计算。
泵出口正压一般取值为3.5-5kPa。
取4KPa;
=(5.026+15+4)×1.2=28.8KPa
②瓦斯泵流量计算
=43.7m3/min
式中:
Q——瓦斯泵额定流量,m3/min;
∑Qc——在抽放期间内抽出的最大纯瓦斯量之和,m3/min;
X——瓦斯泵入口处瓦斯浓度,0.4;
η——瓦斯泵的机械效率,直连传动取η=0.98;
K——抽放备用系数,一般取K=1.2。
③真空度计算
式中:
Hc——矿井抽放负压,Kpa;HC=(5.026+15)×1.2=24.03KPa
④瓦斯泵工况点流量及压力
流量:
m3/min;
式中:
Q工—瓦斯泵工况点流量,m3/min;
P0—标准大气压;101.3kPa;
P—瓦斯泵管内绝对气压,P=86kPa;
瓦斯泵房标高为+1469.8m,查表得86kPa;
T0—标准状态下的温度,273+20=293K;
T—瓦斯泵管内气体温度,T=273+23=296K;
压力:
P=当地气压-Hf=86-28.8=57.2kPa;
⑤抽放泵选型
根据计算的瓦斯泵的Hp和Qp,选用2BEC-40型水环真空泵2台(采用),一台工作,一台备用),担负该矿的高负压瓦斯抽放,最大抽气量58m3/min,压力40KPa,最低吸入绝压1.6KPa,真空泵配套电机YB280S-4,功率为75kW,转速300r/min。
高负压抽放选用DN300×8型焊接钢管作为抽放主管;选用DN300×8型焊接钢管为抽放支管。
1、低负压抽放管路系统及抽放设备选型
1)管路的选择
①瓦斯抽放管
A、管径
=0.397m
式中:
d——瓦斯管内径,m;
Q——瓦斯管内流量,m3/min;抽出瓦斯浓度按15%计;
V——瓦斯管内流速,一般取5~12m/s;取10m/s;
选用DN300×8型焊接钢管作为低负压瓦斯抽放管。
B、管路阻力计算
a、摩擦阻力计算
=4243Pa
式中:
hf——某段管路的摩擦阻力,Pa;
L——管路长度,m;管路最长时为1900m;
Δ——混合瓦斯对空气的相对密度;
Q——某段管的混合瓦斯流量,m3/h;
K0——系数,经查表取K0=0.71;
d——管路内径,cm。
d=400/10=40cm;
kg/m3
式中:
ρ1——瓦斯密度,取0.715kg/m3;
n1——混合瓦斯中瓦斯浓度,15%;
ρ2——空气密度,取1.293kg/m3;
n2——混合瓦斯中空气浓度,85%。
b、局部阻力计算
h1=4243×15%=636Pa,按摩擦阻力的15%计算。
c、总阻力计算,
H总=4243+636=4879pa
2)瓦斯泵的选择
①瓦斯泵压力计算
=(4.879+5+4)×1.2=16.65KPa
式中:
Hf——瓦斯泵压力,Pa;
Hi——井下负压管路系统全部阻力损失,KPa;
H0——钻孔孔口压力,Pa;取5KPa;
K——备用系数,K=1.2;
hoz——用户在瓦斯管出口所必须造成的正压,按<煤矿瓦斯抽采工程设计规范>(GB50471-2008)中的要求进行选型计算。
泵出口正压一般取值为3.5-5kPa。
取4KPa;
②瓦斯泵流量计算
=63.7m3/min
式中:
Q——瓦斯泵额定流量,m3/min;
∑Qc——在抽放期间内抽出的最大纯瓦斯量之和,m3/min;
X——瓦斯泵入口处瓦斯浓度,0.15;
η——瓦斯泵的机械效率,直连传动取η=0.98;
K——抽放备用系数,一般取K=1.2。
③真空度计算
式中:
Hc——矿井抽放负压,Kpa;HC=(4.879+5)×1.2=11.9Pa
④瓦斯泵工况点流量及压力
流量:
m3/min;
式中:
Q工—瓦斯泵工况点流量,m3/min;
P0—标准大气压;101.3kPa;
P—瓦斯泵管内绝对气压,P=86kPa;
瓦斯泵房标高为+1469.8m,查表得86kPa;
T0—标准状态下的温度,273+20=293K;
T—瓦斯泵管内气体温度,T=273+23=296K;
压力:
P=当地气压-Hf=86-16.65=69.35kPa;
⑤瓦斯泵的选择
根据计算的瓦斯泵的Hp和Qp,选用2BEC-42型水环真空泵2台(采用),一台工作,一台备用),担负该矿的低负压瓦斯抽放,最大抽气量112.5m3/min,压力40KPa,最低吸入绝压1.6KPa,真空泵配套电机YB315M1-4,功率为132kW,转速372r/min。
低负压抽放选用DN300×8型焊接钢管作为抽放主管。
根据高负压抽放泵冷却水消耗量为5.5m3/h,低负压抽放泵冷却水量为7.5m3/h,合计冷却水消耗量为13m3/h,选择IS65-50-125型清水泵2台。
流量25m3/h,扬程20m,防爆电机功率3KW。
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