管控設備運行時間，降低選煤電耗

李 峰，武樹恩

(山西焦煤集團有限責任公司 華晉焦煤沙曲選煤廠，山西 呂梁 033000)

1 概 述

選煤是采用機械方式對原煤進行洗選加工，生產出符合用戶質量要求的精煤的過程。在選煤流程中，設備種類多、功率大[1]、設備之間閉鎖關系復雜，因此運行過程中勢必會消耗大量的能源，同時也會排放大量的污染物[2]。為實現選煤系統節能降耗，提升市場競爭力，在中共中央、國務院和省委、省政府有關國有企業改革的系列精神指引下，以山西焦煤“1126”發展戰略為指導，三年行動綱要為路徑，圍繞集團公司現階段生產經營、改革轉型工作任務，結合山西省國資委對山西焦煤的經營業績目標，建立以資本管理為驅動、質量效益為核心的更加全面、完善、科學、有效的契約化目標責任考核體系，切實控制好各項成本，實施精細管理，推動企業高效發展。

2 電耗高的原因分析

沙曲選煤廠隸屬于華晉焦煤有限責任公司，是沙曲一礦、沙曲二礦的配套項目，自1996年建成后，歷經兩次改擴建工程最終實現8.0 Mt/a的生產能力。選煤工藝自動化程度高，生產系統實現了集中控制，現有裝機總容量為39 400 kW，其中大塊矸石分選系統裝機容量為5 710 kW，主洗系統裝機容量為15 260 kW，尾礦處理系統裝機容量為5 600 kW，裝車系統裝機容量為8 030 kW，二期廠房裝機容量4 800 kW。

分析現階段洗選工藝及供用電方式，電耗高的原因主要有以下幾個方面：

(1)供配電系統及設備存在缺陷。沙曲選煤廠供電系統高壓采用10 kV、低壓采用380 V，無功補償裝置全部安裝在低壓配電柜內[3]，采用先進的智能諧波抑制無功補償模塊，裝置在正常運行時低壓供電系統功率因素能達到0.9～0.95。但由于補償模塊受溫度限制以及模塊本身質量問題，導致補償模塊不能及時投用，供電系統功率因素偏低。部分配電室雙回路供電，變壓器容量大，但所帶負荷量小，造成“大馬拉小車”現象[4]。

(2)生產系統工藝流程、供電方式未實現最經濟。生產系統在啟動或運行過程中，當出現短時小故障時，為了生產順利銜接，通常這個時間段生產系統處于空載運行狀態[5]，目前沒有對生產系統單臺設備空載運行時間做統計和考核；生產照明系統在生產系統閉鎖停車后無法實現同步停止，另外白天系統生產時光照良好的區域照明燈還在運行；儲煤倉下及轉載點瓦斯區域通風機24 h不間斷運行，造成設備過早老化，電耗增大。

(3)獨立系統運行時間匹配未實現最大化。壓濾機在一個周期內入料泵運行時間和卸料等待時間沒有具體的依據，僅憑經驗來操作，造成壓濾機配套設備無法高效運行；濃縮池濃度與底流泵沒有設置閉鎖關系，沒有設置濃縮池濃度和底流泵出水管濃度實時監測裝置，無法對濃縮池濃度進行有效判別，僅憑經驗或耙壓來操作底流泵，容易造成壓濾機入料濃度低，進而延長壓濾機入料時間，降低了壓濾機的處理能力。

(4)操作人員節電意識不強。電耗成本屬于機電考核的一部分，雖然與員工績效工資掛鉤，但比重不大，大部分員工的節電意識淡薄，參與節電的積極性不高。在生產系統運行時，對生產用水管控力度不夠，供水、排水設備負荷量大，也是造成電耗高的一個主要原因。

3 降低電耗的可行性途徑

3.1 優化供電系統配置

根據智能諧波抑制無功補償模塊的低溫運行特點，假設在電容補償柜上安裝局部通風機，將補償模塊運行散發的熱量及時置換出去，使補償模塊運行溫度始終小于60 ℃，減少補償模塊因溫度過高而退出投用的現象；由于補償模塊自身質量的問題，電容容易鼓包造成無法投用，分析比對其他配電室其他廠家的補償模塊，可以考慮選擇替換同等條件下運行可靠、故障率小的補償模塊，整體更換故障頻繁的補償裝置。

儲煤倉下、轉載點等瓦斯區域在設備不運行、不帶煤時，環境內沒有瓦斯來源，基于上述情況可以對該區域的通風機運行方式進行優化，實現生產設備停通風機延時停、生產設備開通風機提前開，在生產設備停止運行后做好瓦斯探頭監測監控和人工監測監控工作，這樣可以避免通風機24 h不間斷運行。假設該區域通風機每天停8 h，總功率為198 kW，全年將節約電耗578 160 kW·h。

合理規劃生產照明系統，不僅要按照樓層、帶式輸送機等區域劃分控制，還要對白天光照程度良好的區域單獨控制，配套使用智能經緯度時鐘控制器，利用其日出關、日落開的特點實現白天生產系統運行時該區域的照明燈不運行；生產照明系統參與生產系統的閉鎖，實現與生產系統同步停止，同時在閉鎖過程中配置手自動功能，方便日常的維護檢修。

空壓機房配電室雙回路供電，現階段變壓器所帶負荷容量小，2臺變壓器同時運行造成電耗高、配電室溫度高，額外增加了散熱通風機。如果將2臺變壓器采用定期輪換運行的方式對該區域供電，既可以保證變壓器不會因長時間停用而受潮，又可以降低電耗和改善配電室環境溫度。假設按照3個月1個切換周期，2臺變壓器切換運行，每臺運行時間6個月，2臺變壓器空載損耗均約為3 kW。按照一年365 d計，每年將節約電耗3kW×24h×365=26 280 kW·h。

3.2 統計分析設備運行時間，定向追蹤額外“高電耗”設備

采集設備運行數據，并寫入數據庫，通過比較單臺設備運行時間，分析除系統關聯閉鎖時間外的運行時間，形成生產設備運行時間一日清單報表，剖析影響電耗的內在因素，進一步深挖細查、科學管控，構建“大數據”平臺，形成一套成熟、健全的管理體系。

3.2.1 探索系統啟動時可能節約的時間

生產系統在啟動過程中，由于系統的特殊性需要操作人員逐臺啟動，往往因為其他某個區域的設備故障或啟動異常無法及時運行，造成其他設備短時間內的空載運行，而在處理過程中由于檢修人員到位不及時，間接時增大了設備空載帶來的電耗量。假設在系統啟動運行前，對管路、泵及閥門等易發生故障的環節提前進行檢查試驗，確保完好；另外各工種人員現場待命，隨時處理突發情況，快速解決故障問題。以主洗系統為例，單系統生產時總容量為5 944 kW，若在上述故障發生時，每次節約10 min，將可節省電耗991 kW·h。

3.2.2 探索系統運行時可能節約的時間

在主洗系統運行過程中，當出現小故障時，為了不影響系統正常運行，通常會暫時不帶煤，系統保持空載運行狀態。在這個時間段內，若故障時間較長，首先應將系統解鎖，停止循環水泵運行，調節混料桶、合格介質桶及煤泥水桶入料泵全部低頻率運行，保持旋流器底流、溢流口不出料，將脫水脫介篩、離心機、磁選機、部分帶式輸送機及浮選機停止運行，當單系統運行時，該部分設備功率可達1 142 kW，同時入料泵電機低頻率運行耗電量明顯減少，采用該方式節約電耗效果明顯。

3.2.3 探索研究壓濾機周期內各個環節的運行時間

煤泥水入料濃度決定壓濾機入料泵的入料時間，實時監測煤泥水濃度信號，分配壓濾機入料泵投用數量和入料時間，實現壓濾機入料泵合理分配；分析壓濾機取拉板時間(電機頻率)、收集帶式輸送機(刮板)運行速度(兩板產品在帶式輸送機上間隔距離)、收集轉運帶式輸送機(刮板)運行速度(兩板產品在帶式輸送機上間隔距離)之間的關系，使收集轉運帶式輸送機(刮板)能夠同時承擔多臺壓濾機卸料。通過科學計算，選擇在不同情況下兩者間的合理數據，提高壓濾機小時處理能力的同時降低壓濾機配套設備的使用時間。

3.2.4 改善獨立系統閉鎖關系

濃縮池濃度主要是通過耙子壓力來體現，底流泵出料管的煤泥水濃度沒有檢測數據，低濃度的煤泥水將延長煤泥入料泵的運行時間；另外備用濃縮池由于生產積水未及時處理，時間長了濃度過高造成耙子壓力增大，而人工清理費時、費水。基于上述情況，濃縮池濃度與底流泵運行的閉鎖是非常有必要的，通過實時檢測主、備用濃縮池底流泵出料管濃度，在自動狀態下濃度較高時底流泵正常運行，在濃度較低時底流泵停止運行，同時在閉鎖環節里設置信號延時時間，避免瞬時異常信號的干擾。

3.3 優化工藝流程，尋求“經濟型”運行方式

3.3.1 合理規劃淺槽系統與主洗浮選系統運行時間

重介淺槽分選系統運行時，煤泥水要通過主洗浮選系統來處理。當主洗浮選系統正在運行時，不需要消耗額外的動力即可處理淺槽系統來煤；若浮選系統處于停用狀態時，淺槽分選機處理過來的煤泥水需要1臺浮選機(功率286 kW)和1臺入料泵(功率280 kW)間歇性運行，大功率電動機(入料泵)的頻繁啟動，不僅對該區域供電電源造成一定的沖擊，還造成入料泵和電動機及配電元器件故障頻繁，嚴重影響設備使用壽命。因此，合理分配淺槽分選系統和主洗浮選系統運行時間，進行精細管理，通過兩套系統同步運行、同步停機檢修的方式，降低洗選工藝電耗和設備維護成本。

3.3.2 解決主洗系統浮選精煤單獨回收時間長的問題

通常主洗生產系統停止帶煤后，浮選精煤系統還需要運行一段時間(平均30 min)，而這個時間段內配套運行的設備功率達997 kW。假設在生產系統正常停煤前30 min內，逐步降低帶煤量，使生產系統在處理主、再洗系統負荷量的同時也處理浮選精煤，充分縮短單獨處理浮選精煤的時間，進一步提高小時帶煤量。

3.4 倡導節電意識，轉變生產維護理念

在洗選系統運行時，掃地泵會同步運行。以主洗系統為例，有11臺掃地泵，當主洗單系統運行時，一般情況下需要投入8臺掃地泵配套運行，功率達176 kW，而掃地泵的開啟，需要系統不斷補給生產水、循環水，生產用水采用變頻恒壓供水方式，導致水泵負荷量增大。假設掃地泵只處理地面上的積水，其運行時間將大大縮短，這對降低電耗有著極大的促進作用。因此，改變對設備、環境的清潔方式，不僅有助于提高機電設備的使用壽命，而且是降低電耗最直觀的途徑。

4 結 語

選煤廠推行契約化管理，通過分析電耗高的原因，優化供電系統配置，調整工藝流程等一系列降低電耗的舉措，最大限度地減少設備設施運行時間，達到選煤系統“優質、高效、潔凈、低耗”的目的，為企業精細化管理、智能化建設奠定了基礎。