煤礦企業(yè)節(jié)電技術(shù)研究

陳艷陽

0 前言

近年來，隨著國家節(jié)能降耗戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，國內(nèi)的很多高耗能企業(yè)都在逐步進(jìn)行著整改，而煤礦企業(yè)作為重要的能源產(chǎn)業(yè)，它在生產(chǎn)煤炭資源的同時(shí)也會消耗大量的電能。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)能源消耗中有60%左右的為電能消耗，但電能實(shí)際利用率只為40%左右，很多煤礦企業(yè)都存在嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象。煤礦企業(yè)生產(chǎn)成本高，能源消耗大，經(jīng)濟(jì)效益差已成為當(dāng)前很多煤礦企業(yè)的主要生產(chǎn)特點(diǎn)。對此，了解礦井電能消耗現(xiàn)狀，并采用一系列行之有效的節(jié)能降耗策略來降低礦井電能消耗也顯得越來越重要[1]。

1 王莊煤礦電能消耗現(xiàn)狀

王莊煤礦主通風(fēng)機(jī)有：一臺型號為2K60-4N028，風(fēng)量：174.9 m3/s，風(fēng)壓3 100 Pa；一臺型號DBDK60-80N028，風(fēng)量：90～210 m3/s，風(fēng)壓：1 150～5 300 Pa；一臺型號AGF606-3.20-1.45-2，風(fēng)量：107～157 m3/s，風(fēng)壓：1 242～2 214 Pa； 一 臺 FCZN037.5/3800(I)(NMAF-3750/2135-1B)，風(fēng)量：200～700 m3/s，風(fēng)壓：1 333～6 000 Pa。月平均耗電量約為4480875千瓦時(shí)。

王莊煤礦的主排水泵系統(tǒng)有：一臺型號MD280-43/84×8，流量：280.08m3/h，揚(yáng)程：344 m的水泵；一臺型號MDM450-60×6，流量：450 m3/h，揚(yáng)程：360 m的水泵；一臺型號MDM280-43×7，流量：280 m3/h，揚(yáng)程：301 m的水泵；一臺型號MD450-60×8，流量：450 m3/h，揚(yáng)程：480 m的水泵，月平均耗電量約為105 740千瓦時(shí)。

王莊煤礦的空壓機(jī)主要有：六臺型號為SA250A-6K，排氣量：40.5 m3/min，排氣壓力：0.8/0.85 MPa；四臺型號為ML250-2S，排氣量：49.2 m3/min，排氣壓力：0.75 MPa，月平均耗電量約為365 184千瓦時(shí)。

王莊煤礦的提升機(jī)主要有：一臺型號為SKODA-2×4×1.2，提升高度244 m的主立井提升機(jī)和一臺型號為2JK-3.5×1.7/15.5，提升高度208 m的副立井提升機(jī)，月平均耗電量約為115056千瓦時(shí)。

王莊煤礦的主皮帶輸送機(jī)型號為DX4000，寬帶：1.2 m，帶速4.79/s，輸送能力：1 000 t/h，月平均耗電量約為967 320千瓦時(shí)。

2 礦井可應(yīng)用的主要節(jié)電降耗措施

2.1 對主扇風(fēng)機(jī)實(shí)施節(jié)能改造

因礦井主扇風(fēng)機(jī)在礦井所起的作用主要為及時(shí)排除井內(nèi)有毒有害氣體，同時(shí)提供大量的新鮮空氣供作業(yè)人員呼吸。在實(shí)際生產(chǎn)中，礦井主扇風(fēng)機(jī)大多是全天候連續(xù)工作的，它是礦井主要的耗電設(shè)備。而隨著礦井開采年限的增加，礦井開采深度不斷加深，礦井安全生產(chǎn)所需的風(fēng)量越來越大，這樣會逐步加重主扇風(fēng)機(jī)的通風(fēng)負(fù)擔(dān)。對此在設(shè)計(jì)礦井主扇風(fēng)機(jī)時(shí)，為確保后期主扇風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，通常都會給主扇風(fēng)機(jī)留有較大的選型余量。一般在日常生產(chǎn)作業(yè)中，會通過調(diào)整風(fēng)機(jī)扇葉角度，來控制風(fēng)量的大小。如夏天礦井內(nèi)溫度與濕度普遍較高，需把風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)大，而冬天礦井外溫度相對較低，礦井內(nèi)所需風(fēng)量也會相對較小，但在往小的調(diào)風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)，只是對風(fēng)機(jī)扇葉進(jìn)行了調(diào)整，而無法調(diào)整其運(yùn)行情況，這樣必然會浪費(fèi)大量電能[2]。

礦井主扇風(fēng)機(jī)通常會裝設(shè)有兩臺對流風(fēng)機(jī)，可借助一變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用一臺節(jié)能柜來對兩臺電機(jī)進(jìn)行科學(xué)、合理的控制，可依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況來對主扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并引入可調(diào)頻調(diào)速的電機(jī)，因電機(jī)實(shí)際消耗功率與所下降頻率為立方關(guān)系，這樣在電機(jī)速度略微降低的情況下，電機(jī)所耗電能便會實(shí)現(xiàn)大幅降低，借助此方法不僅可有效滿足礦井所需風(fēng)量，而且可為礦井節(jié)約大量電能，同時(shí)還可讓電機(jī)實(shí)現(xiàn)了軟啟動，有效延長了電機(jī)及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行壽命，電機(jī)長期運(yùn)行于低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)，其故障率也會明顯下降，產(chǎn)生的噪聲也會有所降低[3]。

2.2 給礦井皮帶運(yùn)輸機(jī)裝設(shè)防爆變頻器

礦用防爆變頻器一般都應(yīng)用了較先進(jìn)的、安全性更好的交—直—交轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，屬于一種現(xiàn)代化的新型調(diào)速設(shè)備，此變頻器具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)，且其可有效消除運(yùn)輸設(shè)備起動時(shí)產(chǎn)生的起動電流嚴(yán)重沖擊電網(wǎng)的現(xiàn)象，可顯著延長電網(wǎng)中所連接的各設(shè)備的運(yùn)行壽命。王莊煤礦有多部皮帶機(jī)，但這些皮帶機(jī)大多有“大馬拉小車”的現(xiàn)象，本礦井上組煤風(fēng)巷皮帶額定輸送量450 t/h左右，下組煤風(fēng)巷皮帶額定輸送量650 t/h左右，而礦井主皮帶額定輸送量為320 t/h左右，隨著礦井工作面煤炭產(chǎn)量的不斷提升，這種運(yùn)輸方式暴露的不足也越來越明顯，對此可通過給礦井輸送機(jī)裝設(shè)防爆變頻器，依據(jù)實(shí)際運(yùn)輸情況自動調(diào)節(jié)皮帶運(yùn)行情況，進(jìn)而讓這些運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)更合理的匹配。同時(shí)給皮帶運(yùn)輸機(jī)裝設(shè)防爆變頻器后，使皮帶運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸效能得到了科學(xué)、合理的調(diào)整，可為礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)節(jié)約電能30%左右[4]。

2.3 對提升絞車機(jī)開展節(jié)能改造

礦井常用的提升機(jī)可分為：提人提升機(jī)與提料提升機(jī)。無論哪種提升機(jī)一般都是借助繞線轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的方式來調(diào)速的，這種調(diào)速方式的提升機(jī)低速轉(zhuǎn)矩小，實(shí)際轉(zhuǎn)差功率較大，啟動電流與換檔電流都易產(chǎn)生較大沖擊性，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)速，且串電阻易消耗較多電能。研制的提升機(jī)專用變頻器，就是基于上述缺陷，借助先進(jìn)的無感矢量控制技術(shù)來為提升機(jī)提供高啟動轉(zhuǎn)矩。當(dāng)把提升機(jī)專用變頻器應(yīng)用于提升機(jī)后，不僅可使提升機(jī)更易操作，易維護(hù)，而且會顯著降低串電阻電能消耗。

2.4 機(jī)電設(shè)備避峰填谷運(yùn)行降低費(fèi)用

嚴(yán)格執(zhí)行避峰填谷，做好分時(shí)用電管理工作。如王莊煤礦主排水泵功率相對較大，耗電量相對較多，對此，王莊煤礦充分結(jié)合供電企業(yè)峰、谷、平各不同用電時(shí)段電價(jià)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀對泵的抽排水時(shí)間進(jìn)行了科學(xué)、合理的調(diào)整，在單位調(diào)度室的統(tǒng)籌安排下，在用電低谷時(shí)段開啟大功率設(shè)備，在用電高峰時(shí)段來開展一些電氣設(shè)備的檢修維護(hù)保養(yǎng)工作，這樣可有效降低礦井用電成本[5]。

應(yīng)把設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間科學(xué)、合理地統(tǒng)籌安排好，最大限度縮短設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長。如在日常生產(chǎn)作業(yè)中，相關(guān)操作人員應(yīng)事先把設(shè)備檢查好，減少設(shè)備故障率，謹(jǐn)防在設(shè)備運(yùn)行過程中，再實(shí)施設(shè)備檢修作業(yè)，有效減少設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，另外在不用設(shè)備的情況下，應(yīng)及時(shí)關(guān)機(jī)，這些措施都能效降低設(shè)備電能消耗[6]。

2.5 裝設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置

可在礦井35 kV/6 kV變電所二次側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置來實(shí)施無功優(yōu)化，可通過裝設(shè)一套MSVC磁控電抗器型補(bǔ)償裝置，來對低壓直流電流進(jìn)行改變，對主回路阻抗進(jìn)行快速無級平滑調(diào)節(jié)，以對礦井供電系統(tǒng)主回路中的實(shí)際感性無功電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并與在母線上并聯(lián)的電容器相互配合，可實(shí)現(xiàn)對母線無功功率的及時(shí)有效補(bǔ)償，這樣不僅可及時(shí)提高并動態(tài)響應(yīng)母線功率因數(shù)，使母線電壓長期穩(wěn)定，而且還有助于濾除供電系統(tǒng)諧波。王莊煤礦自從應(yīng)用該裝置后，礦井供電線路不僅有功損耗大幅降低，而且供電系統(tǒng)二次側(cè)欠電壓問題與電壓不穩(wěn)定問題也得到了徹底解決，有效提高了礦井供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量[7]。

2.6 投入綠色節(jié)能照明

王莊煤礦作為一大型煤礦企業(yè)，其是集礦井生產(chǎn)區(qū)，地面辦公區(qū)，工業(yè)區(qū)以及職工生活區(qū)為一體的大型企業(yè)，而礦井地面工業(yè)區(qū)需夜間不間斷照明，礦井生產(chǎn)區(qū)更需24小時(shí)連續(xù)照明，礦上的照明設(shè)備一般功率大，工作時(shí)間長，這樣必然會消耗大量的電能。對此，王莊煤礦近年來也開始在地面應(yīng)用LED太陽能照明設(shè)備，在礦井中使用LED礦井專用防爆照明設(shè)備，這樣也可為礦井節(jié)約部分電能[8]。

2.7 強(qiáng)化用電管理工作

在日常生產(chǎn)作業(yè)中，人們一方面應(yīng)重視節(jié)能管理，有效控制電能消耗（具體可通過強(qiáng)化能源消耗監(jiān)管，進(jìn)行源頭控制與計(jì)劃管理，以及開展定量定額下單等一系列措施進(jìn)行控制）；另一方面應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能宣傳工作，不斷提高人們的節(jié)能意識。礦井可通過日常廣播，報(bào)紙報(bào)道以及宣傳欄宣傳等方式，來增強(qiáng)作業(yè)人員的節(jié)能意識，同時(shí)還可通過定期開展一些節(jié)能活動，并積極鼓勵(lì)所有人都主動參與節(jié)能活動來讓礦井節(jié)能意識，真正的內(nèi)化于心，外化于行，以使礦井達(dá)到有效節(jié)約電能的目的。

3 結(jié)束語

總之，要想做好礦井的節(jié)能降耗工作，不僅應(yīng)重視定期測試礦井主要耗能設(shè)備的運(yùn)行情況，對高耗能設(shè)備及時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造，甚至進(jìn)行更新?lián)Q代，如對于一些在礦井中運(yùn)行多年，已超過其服務(wù)年限的多級泵，大型風(fēng)機(jī)等應(yīng)及時(shí)進(jìn)行淘汰，并應(yīng)重視推廣應(yīng)用一系列新節(jié)電技術(shù)，而且應(yīng)重視強(qiáng)化礦井耗能管理工作，不斷增強(qiáng)員工節(jié)能降耗意識，只有這樣才能從根本上降低礦井能源消耗，才能為企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益。