新查莊公司礦井排水系統節能措施的研究和應用

王祥軍 孫 磊

（山東新查莊礦業有限責任公司，山東 泰安 271600）

1 新查莊公司礦井主排水系統的現狀

礦井排水共有三個主排水泵房，分別為-250 m水平中央泵房、-350 m 水平中央泵房、-550 m 水平中央泵房。

（1）-250 m 水平中央泵房內、外、擴排水倉有效容積為3858 m3，安裝D280-43×9 型水泵3 臺、D450A-60×6 型水泵5 臺，安設3 趟排水管路。該泵房總裝機排水能力為3090 m3/h。

（2）-350 m 水平中央泵房內、外、擴排水倉有效容積為10 683 m3，安裝D500A-57×8 型水泵8臺、D450-60×8 型水泵2 臺，目前安設5 趟排水管路。該泵房總裝機排水能力為49 000 m3/h。

（3）-550 m 水平中央泵房內、外水倉有效容積為7680 m3，安裝有MD450-60×5 型水泵3 臺、MD420-90×8 型水泵6 臺，安裝2 趟Φ377 mm 排水管路經排水鉆孔排至地面，2 趟Φ377 mm 排水管路經-550 m 水平管子道排至-350 m 水平水倉，由-350 m 水平水倉排至地面。該泵房總裝機排水能力為3870 m3/h。

由于水泵使用年限較長、控制系統落后等原因，主排水系統自動化程度低、運行效率低、可靠性差，加之目前井下涌水量較大，排水系統耗電量較大，不符合國家有關政策法規要求，因此從節能減排降低企業成本等多方面考慮，必須對主排水系統進行節能改造。

2 新查莊公司排水系統節能措施的研究和應用

新查莊公司排水系統節能措施的研究和應用建立在礦井排水系統安全可靠的前提下，所有改造必須首先確保安全，同時兼顧提高排水效率和能力，達到節能減排的效果。

2.1 基于PLC 的自動化控制系統

利用先進的PLC 控制系統，在排水設備上安裝電動截門、電磁閥、正壓傳感器、負壓傳感器等，并在水倉內安裝液位儀、在排水管路上安裝流量儀等設備，實現排水設備的自動、半自動啟停，并通過各類傳感器進行全面監控，利用上位機實現遠程控制。礦井使用優化后的自動排水系統后，排水電耗約能下降3%～5%，并且提高了水泵效率，減少用工成本，減少各類費用，同時能大大降低工人勞動強度，改善工作環境。

赤灣港區市政消防配套齊全，蛇口消防中隊距改碼頭約6.5km，西部水上消防中隊距本港區約1km。當發生火災時，水、陸消防中隊均可協助滅火，另深圳市在赤灣五路建設小型消防站，與C、D泊位一墻之隔。

2.2 避峰填谷措施的落實

公司根據不同的用電時間段制定不同的避峰填谷政策。針對目前礦井排水量制定的尖峰期間避峰填谷措施（6 月—8 月），-250 泵房根據開停泵時間安排，堅決做到避尖峰，減少高峰開泵時間，增加低谷及平段開泵時間；-350 泵房嚴格控制現場水位，早8:30、晚19:00 之前必須將水倉水位拉至最低，確保做到尖峰時段完全停泵，同時根據現場水位和負荷實際情況，盡量減少高峰期間開泵時間；-550泵房根據現場實際情況,尖峰時段開1～2 臺小泵運行，減少直排水泵開泵時間。

通過調整，排水時間占比高峰約能下降8.3%，平段降低10.2%，低谷提高18.5%，將大大降低礦井排水電費。

2.3 先進排水設備的研究和使用

為了學習先進煤礦企業在礦井主排水泵選型、應用等方面的先進經驗，提升該公司礦井主排水管理工作，提高礦井抗災能力，公司調研選用模塊化水泵。

（1）水泵性能概況

模塊化水泵泵殼體承壓部件為鍛件，安全可靠且耐磨，殼體流道整體加工，可減少效率損失。同時該水泵具有抗咬合性、耐氣蝕、耐腐蝕、耐磨損等特點，運行壽命長，水泵30 000 h 不需要檢修，50 000 h 不需要大修理，從而大大降低了維修費用，保證了整泵長期高效穩定的運行。

（2）水泵性能對比及節能分析

① 目前使用的MD420-90×8 型泵與更新的MD500-85×9（A 型）型模塊設計泵性能比較見表1。

表1 新舊水泵數據對比表

② 節能分析

-550 泵房7#模塊化水泵安裝試運行后，排水效果顯著，節能效果明顯。經第三方檢測，水泵實際排水量達到511.68 m3/h，比原來水泵排水量提高了120 m3/h，節約電費6000 元/d。若根據全年水泵運行300 d 計算，每年可節約電費180 萬元。按每臺水泵113 萬元，加之配件和維修費用，預計9～10個月即可收回成本。

模塊化水泵的應用，大大提高了水泵排水效率，節約了大量電費，對礦井排水大有裨益，根據礦井排水情況可進行推廣應用。

2.4 水倉擴容方案的研究和落實

通過水倉擴容，一是確保礦井排水安全，二是增加水倉容量，為節能減排、降低電費奠定基礎。

（1）-550 m 水倉擴容方案

在原-550 m 水倉南側沿8 層煤頂板施工擴排水倉，該擴排水倉與原-550 m 外水倉聯通，水倉擴容后-550 m 水平水倉總有效容量達到13 540 m3。

（2）-550 m 水倉擴容后排水系統裝備的改造

① 擴排倉形成后在擴排倉增加 MD500-85×9模塊化泵兩臺，提高排水效率，增大排水量。

② 由地面鉆孔至擴排倉新增一趟直排管路與新增的兩臺水泵連接，增加管路排水能力。

③ 從35 kV 變電所敷設一路185 mm2電源電纜至-350 m 水平，與現-550 電源三回路連接，確保供電安全。

3 產生的經濟效益和社會效益展望

（1）社會效益

新查莊公司礦井排水系統節能措施的研究和應用能夠在保證礦井排水系統安全的基礎上，最大程度減少由于人員操作造成的設備故障和安全問題，減少了設備維修量，確保排水系統安全運轉，為煤礦正常生產提供了可靠保障。

（2）經濟效益

通過對主排水系統節能措施的研究和應用，預計一年能節省電能600 萬kW·h，減少電費支出約100 萬元，同時減少設備維修費用100 余萬元，并且實現了排水系統減人提效，提高了系統的安全性和可靠性，較大地降低了電能消耗，達到了安全生產和節約能源的雙重效果。

4 結論

礦井排水系統節能措施的研究和應用，大大降低了礦井用電成本，提高了水泵排水效率，同時也保證了礦井安全排水，取得了安全和效益的雙重效果。