水循環(huán)系統(tǒng)在礦山鑿巖里面的運(yùn)用

曾 強(qiáng)

（廣西華錫礦業(yè)有限公司，廣西 河池 547207）

1 工程現(xiàn)狀分析

1.1 使用狀況

我礦現(xiàn)有大孔鑿巖潛孔鉆機(jī)T150鉆機(jī)2臺、T100鉆機(jī)3臺其配套空壓機(jī)4臺。大孔鑿巖年生產(chǎn)任務(wù)近60000m，T150、T100鉆機(jī)每年承擔(dān)的鑿巖生產(chǎn)任務(wù)40000m左右。鉆機(jī)及空壓機(jī)每天開機(jī)時間大約12h～16h，空壓機(jī)工作時外排的水量經(jīng)過測算為13m3/h，鉆機(jī)鑿巖進(jìn)度平均6m/h，折算每鑿巖1m外排的水量為1.3m3/m，那么全年40000m左右的鑿巖量，外排水量則達(dá)到了78000m3，如此大量的外排水量，造成了極大的浪費(fèi)[1]。

1.2 工程中使用原始空壓機(jī)存在的問題

（1）由于空壓機(jī)每天外排水量達(dá)96m3～128m3，造成鑿巖工作面積水，影響現(xiàn)場鑿巖生產(chǎn)，并且達(dá)不到清潔生產(chǎn)要求。

（2）為了減少鑿巖工作面積水，工區(qū)需在工作頂水窩處安裝潛水泵，但由于井下作業(yè)環(huán)境較差，積水窩含泥漿、沙石多，導(dǎo)致水泵經(jīng)常損壞。增加了工區(qū)成本消耗。

（3）空壓機(jī)外排水進(jìn)入我礦井下排水系統(tǒng)后，需重新經(jīng)過3級排水泵逐級從井下305m-355m-505m-地面后，再由管路輸送到井下循環(huán)使用，由于空壓機(jī)外排水量大，極大增加了我礦井下排水系統(tǒng)的能源消耗[2]。

2 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在空壓機(jī)中的運(yùn)用說明。

2.1 使用的必要性

大孔鑿巖年年生產(chǎn)繁忙，排水量大，不僅造成了極大的浪費(fèi)。同時空壓機(jī)外排水進(jìn)入井下排水系統(tǒng)后，需重新經(jīng)過3級排水泵逐級從井下305m-355m-505m-地面后，再由管路輸送到井下循環(huán)使用，極大增加了井下排水系統(tǒng)的能源消耗。

2.2 循環(huán)使用空壓機(jī)外排水的方案概述

使用空壓機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，能極大減少空壓機(jī)冷卻用水，降低我礦排水系統(tǒng)的能源消耗，同時能減少工區(qū)成本消耗、優(yōu)化作業(yè)環(huán)境、降低安全隱患，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.1.1 綜合考慮方案

首要考慮冷卻水的循環(huán)利用，也就是說空壓機(jī)外排的冷卻水須先在儲水容器儲存，再經(jīng)過水泵供給空壓機(jī)循環(huán)使用。其次，經(jīng)測量空壓機(jī)外排的冷卻水基本達(dá)到40°～45°，如直接再次供給空壓機(jī)，對空壓機(jī)的冷卻效果就會大大降低，因此，就必須對空壓機(jī)外排的冷卻水進(jìn)行再次冷卻，達(dá)到平時供給空壓機(jī)的冷卻水溫20°～25°左右[3]。

2.1.2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程

水箱—過濾器---供水泵---空壓機(jī)----水冷卻處理設(shè)備---水箱。

2.3 具體方案設(shè)計

2.3.1 管道要求以及管材、管徑選用

管程要求：根據(jù)大孔鑿巖作業(yè)現(xiàn)場要求，為了方便操作人員對設(shè)備的監(jiān)護(hù)，循環(huán)水系統(tǒng)距離空壓機(jī)＜10m，即循環(huán)水管總長度約為20m。

管材、管徑大小選用：根據(jù)空壓機(jī)冷卻水量8m3/h要求，選擇管徑為DN40的普通鐵管。

2.3.2 水箱設(shè)計

根據(jù)我礦井下巷道尺寸，為方便井下運(yùn)輸、安放?；敬_定用50mm角鐵做框架，δ5mm鐵板焊接成規(guī)格為：2*1.5*1，有效容積約為3m3的鐵箱用于循環(huán)補(bǔ)水。

2.3.3 自動補(bǔ)水裝置的設(shè)計

為杜絕管路泄漏等造成水箱缺水，在水箱上安裝水位開關(guān)，補(bǔ)水管上安裝自動補(bǔ)水閥。通過水位開關(guān)自動控制補(bǔ)水管上的自動補(bǔ)水閥，及時補(bǔ)充水箱水量，同時起到給循環(huán)水進(jìn)一步降溫作用。

2.3.4 水冷卻處理設(shè)備的選用

根據(jù)空壓機(jī)冷卻水溫度及冷卻水量要求20°～25°，冷卻水量8m3/h。而空壓機(jī)外排水水溫達(dá)到40°～45°，為控制循環(huán)用水溫度，經(jīng)查找（20KW）水冷式冷卻機(jī)基本能達(dá)到冷卻要求。

2.3.5 風(fēng)冷卻器選擇

LUY203DC空壓機(jī)散熱冷卻器以及電控系統(tǒng)：根據(jù)風(fēng)冷卻器電機(jī)功率選擇接觸器規(guī)格，可使用通防工區(qū)風(fēng)機(jī)電控箱

2.3.6 水泵的選擇：管道增壓泵40SG6-20

主要技術(shù)參數(shù)：

表1 管道增壓泵主要參數(shù)

2.3.7 行走底盤的選擇

根據(jù)井下運(yùn)輸方便原則，可選用GR200空壓機(jī)或者LUY203DC空壓機(jī)行走底盤。

3 空壓機(jī)運(yùn)用冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的特點功能以及產(chǎn)生的效益

3.1 特點及功能

（1）采用殼管式水冷冷凝器，占地少，換熱效率高。

（2）循環(huán)水系統(tǒng)的水泵、水箱和接頭均采用不銹鋼或其它耐腐蝕材料，無銹蝕之憂。

（3）設(shè)備帶有流量欠流及水溫過高或過低報警信號，并可輸出給外部設(shè)備。還有水箱低水位，壓機(jī)過載，壓力等眾多報警以保護(hù)用戶設(shè)備及制冷機(jī)組的正常運(yùn)行。

（4）具有多重保護(hù)功能，故障點直接顯示，并提供無源報警輸出?？膳c主機(jī)控制系統(tǒng)形成聯(lián)控和集中監(jiān)控。主要技術(shù)參數(shù)：

表2 主機(jī)控制系統(tǒng)形成聯(lián)動控制及集中控制參數(shù)

3.2 效益分析

（1）降低我礦排水系統(tǒng)能耗，空壓機(jī)每年外排水量約52000m3，需經(jīng)過3級排水泵逐級從井下305m-355m-505m-地面后再循環(huán)使用，各級排水泵主要技術(shù)參數(shù)如下表。

表3 各級排水泵技術(shù)參數(shù)

根據(jù)各級水泵主要參數(shù)，初步估算：78000m3水由305m打上355m需消耗電量為137351度；355m打上505m需消耗電量為116071度；505m打上地面需消耗電量為170238度，共計消耗電量423660度，工業(yè)用電價為1.2元/度，則每年空壓機(jī)外排水由305m打上地面能源消耗為508392元。

（2）我工區(qū)每年采場排水用的潛水泵約30臺，使用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，減少了空壓機(jī)在采場內(nèi)排水，則能減少工區(qū)每年潛水泵的成本消耗1428元/臺*30臺=42840元。

（3）減少空壓機(jī)冷卻用水，按空壓機(jī)每小時只需補(bǔ)水10%，每年用水為5200m3，可節(jié)約用水46800m3。

（4）優(yōu)化作業(yè)環(huán)境，達(dá)到清潔生產(chǎn)要求。同時杜絕因空壓機(jī)外排水進(jìn)入出礦天溜井而造成的安全隱患。

4 關(guān)于GR200空壓機(jī)冷卻水循環(huán)裝置使用的具體情況說明

4.1 現(xiàn)階段我礦GR200空壓機(jī)使用現(xiàn)狀及能源消耗分析

我礦每年大孔鑿巖年生產(chǎn)任務(wù)近60000m，T150和T100潛孔鉆機(jī)及GR200移動式空壓機(jī)每天需開機(jī)15h左右，才能完成生產(chǎn)任務(wù)。GR200移動式空壓機(jī)工作時需要水進(jìn)行冷卻，目前空壓機(jī)冷卻水是接井下管路的水進(jìn)行冷卻后外排，單臺空壓機(jī)外排的水流量為13m3/h。如此大量的外排水造成了工作面積水深，影響現(xiàn)場鑿巖生產(chǎn)，達(dá)不到清潔生產(chǎn)要求。同時空壓機(jī)外排水進(jìn)入我礦井下排水系統(tǒng)，需重新經(jīng)過3級排水泵從井下305m-355m-505m-地面逐級抽上地面，再由管路輸送到井下循環(huán)使用，極大增加了我礦井下排水系統(tǒng)的能源消耗。

4.2 消耗生產(chǎn)成本分析

按一個月生產(chǎn)22天計算，單臺空壓機(jī)一年的外排水為：13m3/h×15h×22×12＝51480m3；我礦四臺GR200空壓機(jī)同時井下使用一年的冷卻外排水為：51480m3×4＝205920m3；井下排水系統(tǒng)355泵站單臺水泵標(biāo)準(zhǔn)流量為288m3/h，電機(jī)的功率為300KW，505泵站單臺水泵標(biāo)準(zhǔn)流量為288m3/h，電機(jī)的功率為440KW，由于我礦地形的復(fù)雜性，經(jīng)測水泵的有效流量僅為標(biāo)準(zhǔn)流量的70%左右，即約200m3/h。單取兩泵站單臺水泵功率計算，四臺GR200空壓機(jī)冷卻外排水逐級抽到地面全年消耗電量為：205920m3÷200m3/h×（300KW+440KW）＝761904KW（度），我礦綜合電耗單價0.81元/度，折算消耗生產(chǎn)成本：761904×0.81≈617142元。

4.3 可減少成本分析

該移動式冷卻水循環(huán)裝置的散熱器由兩臺功率為7.5KW電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)散熱，一臺移動式冷卻水循環(huán)裝置按每天開機(jī)15h左右，一個月生產(chǎn)22天計算，一年消耗電量為：（7.5KW+7.5KW）×15h×22×12=59400KWh（ 度 ），折 算 消 耗 生 產(chǎn) 成 本：59400×0.81＝48114元。

如我礦四臺GR200空壓機(jī)分別配置四臺冷卻水循環(huán)裝置，四臺冷卻水循環(huán)裝置同時井下使用一年的消耗電量為：59400×4＝237600KWh（度），折算消耗生產(chǎn)成本：237600×0.81＝192456元。

如四臺GR200空壓機(jī)都配置移動式冷卻水循環(huán)使用裝置，那么我礦在排水系統(tǒng)的成本消耗方面能減少成本約：617142－192456＝424686元。

5 結(jié)語

空壓機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的使用，能極大減少空壓機(jī)冷卻用水，降低我礦排水系統(tǒng)的能源消耗，同時能減少工區(qū)成本消耗、優(yōu)化作業(yè)環(huán)境、降低安全隱患，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。因此將該技術(shù)應(yīng)用到礦山鑿巖工作中有極大的必要。