南屯煤矿主排水系统节能潜力分析及建议.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年增刊 南屯煤矿主排水系统节能潜力分析及建议 宋 中， 闫福勇， 樊兆 同， 张兴奎 ( 兖矿集 团公 司南 屯煤矿 ，山东 邹城 2 7 3 5 1 5 ) 摘要主排水泵是煤矿四大耗 电设备之一， 针对主排水 系统使 用情况进行节能潜力分析 ， 找 出耗能 原因， 提 出节电的可行性建议 ， 实施后使企业取得 了很好的节电效果和经济效益。 关键词主排水 系统耗 电量 节能 中图分类号 ： T K 0 1 8 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 — 0 7 9 7 ( 2 0 1 3) 增刊 一 0 0 1 1 — 0 2 煤矿是生产能源的大户 ， 也是 消耗能源的大户。 用电设备的主要特点是首先必需具有可靠的防爆性 能，以保障生产的安全；其次是主要设备装机容量 大， 类型多， 运转时间长， 耗电量大。 煤炭行业主要耗 能设备是指 ： 提升机 、 主通风机 、 主排水泵 、 空气压缩 机。 作为煤矿四大耗电设备之一， 主排水泵是把井下 涌 出的地下水排到地面的主要设备 ， 常年运行 ， 南屯 煤矿用于主排水系统耗 电量 6 2 2 ． 4 3万 k w h ，占企 业煤炭生产系统耗 电量 的 9 ． 9 2 ％。南屯煤矿采取按 规定定期对水泵进行 了节能监测和性能测试 ，并有 完整的测试资料。主排水系统检测和计量仪表较完 善， 对节能管理提供了可靠的数据。同时对效率低的 水泵及时采取了停机检修，中央泵房等地点采取了 双管节电排水，泵的运行时间避开了高峰电价时间 等有效措施 ， 降低了能耗 ， 提高了节电效率。 1 主排水工序能耗等级指标 主排水泵工序能耗指统计期 内主排水装 置在正 常运行时 ，把一吨矿井水的位置提高一百米需要消 耗的电能。 单台泵工序能耗计算公式 ： — W 1 0 ． 1 一 — 式中： E 为主排水泵工序能耗， k wo h ／ ( t h m) ； W为统 计期 内主排水泵耗电量 ， k W h ； Q为统计期 内主排水 泵排水量， t ； H ： 为排水垂高， m； 为斜井排水修正 系数 ， 对竖井 = 1 。 主排水工序能耗等级指标等级划分如表 1 。 表 1 主排水工序能耗等级指标等级划分 2 南屯煤矿主排水泵节能潜力分析 南屯煤矿共有四个中央泵房， 包括： 一 3 5 0中央泵 房、 一 4 3 2中央泵房、 一 5 3 7中央泵房 、 一 6 7 0中央泵房。 由于 一 5 3 7大巷渗水 ， 所 以 一 5 3 7泵房基本停用。 1 l 一 3 5 0中央泵房共有 8 5 0 k W 主排水泵 5台， 其 中 2 #泵检修不具备测试条件 ， 未进行测试 。l #泵 的工 序能耗 为 0 ． 4 0 7 k W h ／( t h m) ， 3 #水 泵工序能耗为 0 ．4 2 0 k W h ／( t h m) ， 4 # 水泵工序能耗为 0 ．4 2 5 k W h ／ ( t h m) ， 5 #水泵为 0 。 4 3 1 k W h ／ ( t h m) ， 都达 到行 业规定 的二等水平 ， 属于行业 内先进水平。 一 4 3 2泵房有 2 # 、 3 # 、 4 #三 台 7 1 0 k W 水泵 ，预 留 l #、 5 #安装位置。 现场配有 电流表 、 电压表 、 进 出口压 力表 、 超声波流量计。其中 ， 2 # 、 3 # 、 4 #泵工序能耗分 别 为 0 ． 4 0 3 k W h ／ ( t h m) 、 0 ． 4 3 4 k W h ／ ( t h m) 、 0 ． 4 0 7 k W h ／ ( t h m) ， 达到行业规定二等水平 ， 属于行业 先 进水平 。 一 6 7 0泵房共有五 台 7 1 0 k W 水泵 ，现场 配表 齐 全 ， 运行 良好 ， 测试 l #～ 4 #泵。其中 1 # 、 3 #的工序能 耗分 别为 0 ． 4 6 5 k W h ／ ( t h m) 、 0 ． 4 9 5 k W h ／ ( t h m) ， 达到行业规定的三等水平， 属于行业中等偏上水平。 其中2 # 、 4 #的工序能耗分别为 0 ．4 2 2 k W h ／ ( t h m) 、 0 ． 4 2 9 k w h ／ ( t h m) 达到行业规定 的二等水平 ， 属 于 行业先进水平。 汇总这二 三 个水平 的主排水 泵工序能耗 的加权平 均值为 0 ．4 2 4 k W h ／ ( t h m) ， 达到了行业规定的二等 水平 ， 属于行业先进水平 。如果主排水泵 的系统加权 平 均 工 序 能 耗 能 够 达 到 行 业 规 定 的 二 等 水 平 0 ． 4 0 1 k W h ／ ( t h m) ， 则年可节 电 3 3 ． 5 5 万 k w h 。 3 主排水泵存在的问题及建议 ( 1 ) 南屯煤矿 主排水 系统加权平 均工序能耗未 能达到行业规定的一等水平的主要原因是 主排水泵 实际排水量偏低， 造成排水量偏低的原因是： 该矿主 排水管路已运行 3 0年以上，根据有关资料统计， 主 排水管路工作 3 0年左右 ， 管 内结垢约 1 8 mm， 如果管 内结垢使排水管经缩小 1 0 ％，其相应阻力系数加大 到原来的 1 ． 7 倍， 使水泵流量降低工序能耗增加。因 此煤炭行业标准 M T ff1 0 0 2 — 2 0 0 6 规定：多年运行的 排水管路应有结垢情况及清理管路的记录。 ( 下转 第 1 3页1 煤矿 现代化 2 0 1 3 年增刊 回采过程中三次 ( 图 2中②③④处)工作面缩 面， 为了减少煤炭资源损失， 采取与改道推齐后再回 撤工作面的方式。 ( 1 ) 工作面距回撤巷道 l O m处， 开始控制层位 ， 确保层位与改道巷道层位一致。 ( 2 ) 距 回撤巷道 7 m处 ， 对回撤的支架进行上 网， 为了防止与巷道平透压垮巷道，由上端头逐渐推透 以降低对巷道的破坏 。 ( 3 ) 为了保障工作面推透后的上端头正常通风， 预先在距面 5 0 m的新鲜风流中布置一组风机 ，上端 头推透时开始用风机供风。 ( 4 ) 工作 面全 面到位后 ， 回撤 前后 运输机 和支 架。回撤支架时 ， 对接处多回撤两 台普通支架 ， 以安 装过渡支架。 工作面所回支架置于外部改道处， 以备 工作面再次对接 。 ( 5 ) 渐变缩面( 图 2中④处 ) 时上顺是逐渐下移 ， 则根据工作面支架进入顺槽情况，采取随采随撤的 方法进行 回采。 2 - 3 过联络巷 义桥煤矿工作面顺槽及联络巷 多为直墙半 圆拱 形 ， 断面成形较好 ， 具有较强的承压能力 ， 回采过程 中采用打设木垛接顶的方式加强支护 。实际回采 中 以半圆木作横梁， 上面搭方木接顶， 半圆木两头用 8 # 铁丝固定在顶板上，使整个木垛与顶板成为一个整 体， 木垛下采用两排单体配合铰接梁( 铰接梁与联络 巷平行) 支撑。 [ 作面推到位时， 回撤单体和铰接梁， 支架直接探人半圆木下进行支护 ，以此解决过联络 巷时的支架空顶问题 ， 保障顶板安全。 2 ． 4 旋转开采 工作面旋转开采( 图2中⑦处) 是在工作面下端 头推至拐点 ( 联络巷 ) 处时， 下端头机头不动 ， 机尾旋 转 。 ( 1 ) 工作面旋转时需要对支架歪斜、 挤、 咬现象 进行调架。 要求班班安排专人负责， 利用单体配合侧 护板进行调整， 确保支架顶部完全紧贴顶板 ， 不出现 支架台阶下沉现象 。 ( 2 ) 移架前必须清理干净滑道及架前架 问浮煤 ， 移架操作严格执行带压擦顶移架， 做到少降快移， 严 禁出现支架大起大落。 ( 3 ) 调整后溜联接方式。 后溜的旋转圆周和支架 的圆周不重合， 支架前移过程中溜子相对支架下移， 拉架油缸拉移后溜困难 ， 须附加一个斜向上的力矩。 为此 ， 用链子斜联后溜， 配合直联共同作用 ， 较好地 解决了这一难题 。 3 结束语 目前 ， 2 3 0 4工作面已安全 回采完毕 ， 多 回采煤炭 资源 1 1 万 t ， 提高了煤炭资源的回采率 ， 经济效益显 著 。工程实践表明， 根据不 同情况采取科学的技术措 施 ， 能够保障工作 面长短变化 、 旋转开采等不规则工 作面开采的安全要求， 可以最大限度地回收资源。 工 作面多多次改道甩掉断层 ，可以减少工作面 回采矸 石的量， 保证煤炭质量。工作面缩面时， 采用风机作 为临时措施 为工作面上端头进行供风 ，避免 了重新 施工进风巷工作量， 能有效节约材料 ， 降低成本。本 工程成功实践为义桥煤矿后续不规则面开采积累了 宝贵的经验，对类似矿井的煤炭资源开采也有重要 的借鉴作用 。 作者简介： 韩传磊( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 山东济宁人， 大学学历， 2 0 0 1年 7月 毕业于北京工业职业技术学院采矿工程专业， 中级职称。现工 作于汶上义桥煤矿有限责任公司从事井下生产一线技术管理 工作。 先后在《 山东煤炭科技》 、 《 山西煤炭》 发表过“ 大角度定点 旋转开采在汶上义桥煤矿的探索与实践” 、 “ 三角区域综放回采 技术的探 索与 实践” 、 “ 露天矿 山爆破 震动的测试及研 究” “ 中厚 煤层坚硬顶板工作面矿压观测及分析” 等多篇学术论文。 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 3 一 l 1 - 4 ) ( 上 接 第 1 1页 ) ( 2 ) 针对主排水泵存在的问题提出以下建议 ： ① 建议认真钻孔检查主排水管路结垢情况并及时清理 管路。②加强对主排水泵的检修， 提高检修质量 ， 严 格控制泵内叶轮各部分间隙，特别控制好平衡盘问 隙， 减少水力损失。 ③用超高滑分子材料涂刷水泵叶 轮通道 ， 提高通道光滑度 ， 保证通道流畅， 减少阻力 损失。 ④加强管理， 教育水泵操作人员采用高水位吸 水的运行方式排水， 多开高效泵， 增加泵的排水量。 4 结束语 ‘ 1 3 。 加强管理和维修， 减少管路损失 ， 尽量使工况点 朝最佳效率和流量的方向移动是矿井排水系统节电 的途径。 作者简介： 宋中， 男， 1 9 7 1年生， 本科学历 ， 高级技师， 从事煤矿电气 试验技术管理工作 ，山东省邹城市兖矿集团公司南屯煤矿机 电科 。 ( 收稿 日期： 2 0 1 3 — 1 2 — 5 )