矿用防爆柴油机在煤矿中的应用

高文才

（神东煤炭集团机电管理部，内蒙古包头 014000）

矿用防爆柴油机在煤矿中的应用

高文才

（神东煤炭集团机电管理部，内蒙古包头 014000）

根据防爆柴油机的组成及防爆特点，分析煤矿用防爆柴油机的应用及发展前景。论述在煤矿应用中的防爆和自动保护等内容，给出在安全性、技术先进性、可靠性和动力性等方面的措施。

防爆；柴油机；煤矿；自动化保护

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.12.04

0 前言

随着我国经济的飞速发展和产业结构的不断转型，各地煤矿在规模扩大化的同时，也在效率提高和资源利用方面提出了更高要求。越来越多的煤矿井下已使用具有运输能力强、性能稳定、安全性高等特点的无轨胶轮运输体系，既实现了产业化，也成为当前最可靠的煤矿井下运输系统。特别是对防爆胶轮车的作用不容忽视，而其中的关键正是防爆柴油机。防爆柴油机以常见的柴油为燃料，依靠压缩产生的高压高温来启动，因具备适应含有爆炸危害性气体等恶劣环境下的可靠性等，而被广泛应用于煤矿产业。

1 防爆柴油机概述

1.1 防爆柴油机组成

1.1.1 柴油机本体

根据国家发改委于2006年8月发布的中华人民共和国煤炭行业标准MT 990—2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》文件中的相关阐述，为了确保防爆柴油机在井下的安全生产运行，对包括防爆柴油机本体中燃油箱的质地与构造、火焰通路尺寸、曲轴箱呼吸器构造等在内的所有项目，均进行了严格规定。

1.1.2 进排气系统

（1）水夹层排气管。在防爆柴油机冷却系统中存在定量的冷却水，而在水夹层排气管中也有水的存在，两者可以实现联通，因此可以保证防爆柴油机的排气温度、柴油机表面温度、排气管表面温度稳定在一个相对较低的安全范围。

（2）废气处理箱。防爆柴油机安装有废气处理箱，一是为了将进入箱内的柴油机释放出的废气进行冷却，消除废气中存在的明火和烟等，并将废气中不利于人体健康与危害外部环境的气体进行部分溶解，经过多个步骤处理过后再将废气排放到外部环境中，使得排放废气的过程符合国家能源部1990年批准并实施的 MT 220——1990《煤矿用防爆柴油机械排气中一氧化碳、氮氧化物检验规范》中的有关规定。需注意的是，在防爆柴油机的应用过程中，应时刻避免净化水量不足等意外情况的发生。

（3）阻火器。阻火器的作用是为了保证当防爆柴油机产生的废气，通过阻火器后火焰可以达到完全熄灭的状态，以确保生产安全。需要注意的是，在防爆柴油机的使用和工作状态下，切不可拆除阻火器。

1.1.3 柴油机冷却系统

防爆柴油机冷却系统是为了将柴油机运行时内部产生的热能可以迅速地散发到外部环境中，使内部构件可以在规定的温度下运转。包括节温器、曲轴箱、水泵、冷却管、风扇、散热水箱等。需要注意的是，防爆柴油机冷却系统的冷却效果要适当，如果冷却温度过低，会使气缸温度也随之降低，进而延长点火时间，增大热损失，降低防爆柴油机的使用效率。另外，冷却系统所用的水多为河水或自来水，如果使用海水时，因含有较高浓度的矿物质，需事先采取软化处理。

1.1.4 防爆电气系统

防爆电气系统是指在易燃易爆等危险场所中所用的电气系统，主要包括防爆电机、防爆开关、防爆型电源箱、防爆型变压器、防爆灯具和相关电缆等。因特有的防爆性能可有效地隔离电火花，保证安全；灵敏的自动保护装置，可以自动切断电源以停止生产；瓦斯传感器可有效地探测到井下的瓦斯含量，如若超标时可及时关闭设备。

1.2 防爆柴油机特点

由于防爆柴油机大多在有一定浓度的爆炸性危险气体环境中运转，与人身安全、安全生产和经济效益息息相关，而对安全参数有较高要求。例如，应比普通柴油机有更高水平的防爆性能；因在煤矿井下运行，而对排出的废气也有更高要求；各部分部件要安排合理，在保证安全的前提下尽可能紧凑与密实，以适应煤矿井下较为狭小的工作环境。

2 防爆柴油机在煤矿中的应用

（1）防爆。防爆性能是防爆柴油机的重要特性，需考虑防爆柴油机的生产原料、火焰通路、防爆电气系统等因素，因为它们与生产人员的生命安全有着直接的联系。在开发新技术时，应与科研机构展开密切合作，以提高进排气系统及压力、流量、温度、动力、燃油等参数的安全性。例如，对各类配套零部件应进行对应性生产，加压方式可改为空空中冷、增压中冷、涡轮增压、双涡轮增压等。

（2）自动保护。防爆柴油机运转时，需对周边环境的参数进行收集与记录，并能自动做出相应的反应。当前的防爆柴油机可对机体内外的温度、压力、空气成分等进行自动检测，并提交给技术人员进行处理与回应。当发生紧急情况时，即可触发自动保护装置。例如，当检测到井下的瓦斯浓度或温度等已达到设定的安全限值时，急停保护装置即会触发，防爆柴油机随即停车，以避免安全事故的发生。

3 工作开展前景

（1）安全性。安全性能是人们最需关注和完善的中心任务，目前与国外先进的煤矿开采技术相比，由于对防爆柴油机的认识和使用问题上还显浅薄，部分企业仍然使用较为落后的有轨运输设备，所以应从两方面入手来提高其安全性，一是防爆柴油机的制造厂家应实现规范生产，不断引进国际上先进的生产理念与技术来弥补产品性能的缺失与不足，不断推进产品新技术的研发；二是相关部门应建立相应标准与法规，以确保市场秩序的平衡与稳定。

（2）技术先进性。随着煤矿开采新技术的不断引入，已使防爆柴油机技术先进性得到不断提高，煤矿企业经济实力的不断提升，也为运输形式的改进创造了条件；国际上先进的防爆柴油机与技术理念的不断引入，既为国内企业的应用和学习提供了便利，也可使国内防爆柴油机的技术水平得到长足进步。人们已经逐渐认识到防爆柴油机的重要性和不可替代性，因而防爆柴油机的生产企业数量会逐渐增多，所以要善于应用国际上已经成熟的先进技术，来最大程度地保证产品的安全及先进性。例如，应从柴油机的生产原料选取出发，既与国际先进水平接轨，又要在科学合理地基础上打破固有的思维模式，确保产品质量。

（3）可靠性和动力性。虽然防爆柴油机具有广泛的应用前景，但与国际上先进水平相比仍显落后，例如，产品功率较小，技术仍有欠缺，功能也较单一等。由于大多数煤矿井下的生产环境不好，场地狭小、灯光不足，仪器维修时也非常困难，会给生产带来极大不便，因此设备性能必须稳定与可靠。煤矿井下的路面质量较差，坡道、弯道较多，所以防爆柴油机应能提供足够的动力以满足生产需要。

（4）产品多样性。由于不同功率的防爆柴油机可用于不同的地方，例如，规模较小的煤矿上常用单缸防爆柴油机作为四轮车的动力供应，中等功率的防爆柴油机可用作运输车、运人车、指挥车的动力供应，而较大功率的防爆柴油机可用于铲运车和支架搬运车的动力供应等。因此，对于防爆柴油机的应用、改进和发展来说任重而道远，应在保留高品质的基础上不断求新求破，能够不断得到改进与完善。

（5）燃油经济性。由于防爆柴油机机体内部排气系统的存在，不仅大大降低了燃料的燃烧率，也增大了能源消耗与浪费。在当今世界上节能减排正在成为大趋势下，如何完善技术，降低燃油损耗和生产成本，已成为防爆柴油机生产和革新的重要内容。

4 结语

虽然我国防爆柴油机的应用起步较晚，但得益于我国经济的飞速发展与开放世界的不断融合，使国内煤矿井下防爆柴油机的应用越来越广泛，种类在不断增加，性能也在不断完善，在保证人员生命安全的同时也为企业带来了可观的经济效益。随着煤矿产业的不断深化与发展，防爆柴油机的应用将会继续得到推广，这说明国内的防爆柴油机生产厂家已紧跟时代步伐，以发展的眼光不断改革生产理念，加快自主知识产权的研发，为我国煤炭事业的发展提供助力。

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〔编辑 王永洲〕