焦煤公司矿井主排水系统节能综合研究

2014年第7期中州煤炭总第223期焦煤公司矿井主排水系统节能综合研究王晖(河南能源化工集团焦煤公司，河南焦作454000)摘要：在矿井排水系统节能研究中，水泵本身的节能是前提，系统节能是关键。焦煤公司根据现有主排水系统运行情况，从离心泵改造研发、排水管路酸洗除垢、水仓自动清淤、水泵定期维修保养及吸水水位运行工况研究等方面进行排水系统的综合节能研究，在保证安全运行的同时，最大限度地提高综合效率，达到了降低排水电耗的目的。关键词：主排水系统；节能；水位中图分类号：TD636文献标志码：B文章编号：1003—0506(2014)07—0087—021概况焦煤公司下属矿井涌水量较大，平均涌水量高达330m。／min，现有主排水泵房36个，主排水泵321台，主排水管路170趟，总长度约50．38km，排水设备总装机容量252．96MW，年平均排水电耗2．56亿kW·h，占原煤耗电量的50％以上。2013年底，全公司排水系统综合效率平均62．29％，吨水百米电耗0．437kW·h，若能将排水系统综合效率提高到65％以上，吨水百米电耗下降到0．419kW·h，经济效益就会显著提高。因此，如何根据现有主排水系统运行情况，在保证安全运行的同时，最大限度地提高综合效率，实现降低排水电耗的目标具有现实意义。2存在问题近年来，为提高排水系统综合效率，焦煤公司对水泵效率低于额定效率85％的水泵、锈蚀严重的管路、闸阀都进行了更换。但因焦作地区水质较硬、老矿井运行工况变化、管路锈蚀结垢等原因，排水系统高效运行效果不理想。主要存在以下问题：(1)水泵选型富余扬程偏大。水泵的选型应满足排水系统稳定性要求，要依据地质排水高度、排水管管径、长度，沿程损失等综合分析确定，其台数及排水能力必须按《煤矿安全规程》有关规定，满足同时有工作、备用和检修水泵的条件。但受排水高度和水泵选型限制，水泵台数按矿井最大涌水量设收稿日期：20I4一O5—28作者简介：王晖(I985一)，男，1}I|『南焦作人，助理工程师，2010年毕业于河南理。I大学，现从事矿山饥电工作。计，个别水泵的富余扬程较大。例如，冯营矿二水平泵房水泵型号为D450—60×8，即扬程为480m，而实际排水高度为423m；韩王矿一水平泵房水泵型号为MD600．60X3，扬程为180m，而实际排水高度为132m；方庄二矿25采区泵房MD280．65×8水泵，扬程520m，而实际排水高度仅170m左右。这种情况直接导致水泵运行工况点向右偏离高效区，电机负荷增大，运行效率偏低，同时造成排水口出口动压过大，导致管网效率下降。(2)排水系统能力不匹配。焦煤公司现有生产矿井多于20世纪50—60年代设计建造，受历史条件限制，管路路径设计不甚合理，存在弯管多、突变径、急转弯、弯头多、吸水高度过大、吸水龙头过水面积小等状况，且当时设计安装的主排水管路管径普遍较小。全公司除了古汉山矿、赵固一矿、赵固二矿等少数矿井排水管路的管径较大(分别为530，426，426mm)以外，大多数矿井主排水管路管径为250，300mm，对于流量为600m／h的主排水泵，单泵单管排水时，排水管内的流速大于经济流速(1．5—2．2m／s)。另外，方庄二矿主排水管路是沿着斜井布置敷设的，管路长，管路沿程损失增加，水压损耗提高，降低了效率。(3)部分水泵材质较差，高效运行时间短。焦煤公司各矿近2年虽逐渐更换了一些使用时间过长、修理次数过多的水泵，但更换水泵叶轮材料为球墨铸铁，口环材料为不锈钢或球墨铸铁，耐汽蚀性能差，造成部分泵首级叶轮进水口处发生汽蚀现象，致使叶轮剥落、掉块，使水泵的流量、扬程、效率明显下降，并使水泵在高效区运行的时间大大缩短。(4)水质较差，加速水泵的损坏。①水质硬，造成平衡轴套、平衡套泄水间隙小，平衡盘、平衡板磨·87·2014年第7期中州煤炭总第223期损严重。②矿井煤砂含量高，致使叶轮、导叶轮片冲刷严重。③部分排水管路结垢较为严重，据不完全统计，结垢严重的矿井，主管路结垢超过10mm，有些环形管路结垢厚达3O～40mm，对于老旧矿井，原设计安装管径较细，结垢后过流断面减小，管阻增大，管网效率降低。如演马庄矿新老泵房管网效率较低，低至85％；白云公司管网效率也较低，导致排水系统综合效率低。④部分矿井水仓淤积较快、杂质较多，容易堵塞水泵的过流通道，致使泵内过流断面减小，影响水泵效率。对于未设计沉淀池、注浆及涌水量大的矿井，由于水沟内水流湍急，从工作面携带大量煤泥、沙石等，这些杂质得不到充分沉淀即进入水仓(例如九里山矿、古汉山矿等)，导致水泵的过流部件磨损加剧，加速水泵的损坏；吸水井淤泥过多时还会堵塞吸水龙头造成排水困难或无法排水，严重时还会威胁矿井安全。(5)部分水泵检修更换不及时，性能降低。每年检测检验中心对各单位的主排水系统都进行了