新查莊公司礦井排水系統(tǒng)節(jié)能措施的研究和應(yīng)用

王祥軍 孫 磊

（山東新查莊礦業(yè)有限責(zé)任公司，山東 泰安 271600）

1 新查莊公司礦井主排水系統(tǒng)的現(xiàn)狀

礦井排水共有三個(gè)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?jī)?nèi)、外、擴(kuò)排水倉有效容積為3858 m3，安裝D280-43×9 型水泵3 臺(tái)、D450A-60×6 型水泵5 臺(tái)，安設(shè)3 趟排水管路。該泵房總裝機(jī)排水能力為3090 m3/h。

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

（3）-550 m 水平中央泵房?jī)?nèi)、外水倉有效容積為7680 m3，安裝有MD450-60×5 型水泵3 臺(tái)、MD420-90×8 型水泵6 臺(tái)，安裝2 趟Φ377 mm 排水管路經(jīng)排水鉆孔排至地面，2 趟Φ377 mm 排水管路經(jīng)-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(jī)排水能力為3870 m3/h。

由于水泵使用年限較長(zhǎng)、控制系統(tǒng)落后等原因，主排水系統(tǒng)自動(dòng)化程度低、運(yùn)行效率低、可靠性差，加之目前井下涌水量較大，排水系統(tǒng)耗電量較大，不符合國(guó)家有關(guān)政策法規(guī)要求，因此從節(jié)能減排降低企業(yè)成本等多方面考慮，必須對(duì)主排水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

2 新查莊公司排水系統(tǒng)節(jié)能措施的研究和應(yīng)用

新查莊公司排水系統(tǒng)節(jié)能措施的研究和應(yīng)用建立在礦井排水系統(tǒng)安全可靠的前提下，所有改造必須首先確保安全，同時(shí)兼顧提高排水效率和能力，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

2.1 基于PLC 的自動(dòng)化控制系統(tǒng)

利用先進(jìn)的PLC 控制系統(tǒng)，在排水設(shè)備上安裝電動(dòng)截門、電磁閥、正壓傳感器、負(fù)壓傳感器等，并在水倉內(nèi)安裝液位儀、在排水管路上安裝流量?jī)x等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)排水設(shè)備的自動(dòng)、半自動(dòng)啟停，并通過各類傳感器進(jìn)行全面監(jiān)控，利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。礦井使用優(yōu)化后的自動(dòng)排水系統(tǒng)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(fèi)用，同時(shí)能大大降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境。

赤灣港區(qū)市政消防配套齊全，蛇口消防中隊(duì)距改碼頭約6.5km，西部水上消防中隊(duì)距本港區(qū)約1km。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，水、陸消防中隊(duì)均可協(xié)助滅火，另深圳市在赤灣五路建設(shè)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(shí)

公司根據(jù)不同的用電時(shí)間段制定不同的避峰填谷政策。針對(duì)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(jù)開停泵時(shí)間安排，堅(jiān)決做到避尖峰，減少高峰開泵時(shí)間，增加低谷及平段開泵時(shí)間；-350 泵房嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)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(shí)段完全停泵，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水位和負(fù)荷實(shí)際情況，盡量減少高峰期間開泵時(shí)間；-550泵房根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,尖峰時(shí)段開1～2 臺(tái)小泵運(yùn)行，減少直排水泵開泵時(shí)間。

通過調(diào)整，排水時(shí)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(fèi)。

2.3 先進(jìn)排水設(shè)備的研究和使用

為了學(xué)習(xí)先進(jìn)煤礦企業(yè)在礦井主排水泵選型、應(yīng)用等方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提升該公司礦井主排水管理工作，提高礦井抗災(zāi)能力，公司調(diào)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(shí)該水泵具有抗咬合性、耐氣蝕、耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，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(fèi)用，保證了整泵長(zhǎng)期高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

（2）水泵性能對(duì)比及節(jié)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(shè)計(jì)泵性能比較見表1。

表1 新舊水泵數(shù)據(jù)對(duì)比表

② 節(jié)能分析

-550 泵房7#模塊化水泵安裝試運(yùn)行后，排水效果顯著，節(jié)能效果明顯。經(jīng)第三方檢測(cè)，水泵實(shí)際排水量達(dá)到511.68 m3/h，比原來水泵排水量提高了120 m3/h，節(jié)約電費(fèi)6000 元/d。若根據(jù)全年水泵運(yùn)行300 d 計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)180 萬元。按每臺(tái)水泵113 萬元，加之配件和維修費(fèi)用，預(yù)計(jì)9～10個(gè)月即可收回成本。

模塊化水泵的應(yīng)用，大大提高了水泵排水效率，節(jié)約了大量電費(fèi)，對(duì)礦井排水大有裨益，根據(jù)礦井排水情況可進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2.4 水倉擴(kuò)容方案的研究和落實(shí)

通過水倉擴(kuò)容，一是確保礦井排水安全，二是增加水倉容量，為節(jié)能減排、降低電費(fèi)奠定基礎(chǔ)。

（1）-550 m 水倉擴(kuò)容方案

在原-550 m 水倉南側(cè)沿8 層煤頂板施工擴(kuò)排水倉，該擴(kuò)排水倉與原-550 m 外水倉聯(lián)通，水倉擴(kuò)容后-550 m 水平水倉總有效容量達(dá)到13 540 m3。

（2）-550 m 水倉擴(kuò)容后排水系統(tǒng)裝備的改造

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

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

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

3 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益展望

（1）社會(huì)效益

新查莊公司礦井排水系統(tǒng)節(jié)能措施的研究和應(yīng)用能夠在保證礦井排水系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)上，最大程度減少由于人員操作造成的設(shè)備故障和安全問題，減少了設(shè)備維修量，確保排水系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，為煤礦正常生產(chǎn)提供了可靠保障。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)主排水系統(tǒng)節(jié)能措施的研究和應(yīng)用，預(yù)計(jì)一年能節(jié)省電能600 萬kW·h，減少電費(fèi)支出約100 萬元，同時(shí)減少設(shè)備維修費(fèi)用100 余萬元，并且實(shí)現(xiàn)了排水系統(tǒng)減人提效，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，較大地降低了電能消耗，達(dá)到了安全生產(chǎn)和節(jié)約能源的雙重效果。

4 結(jié)論

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