管控設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，降低選煤電耗

李 峰，武樹恩

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司 華晉焦煤沙曲選煤廠，山西 呂梁 033000)

1 概 述

選煤是采用機(jī)械方式對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工，生產(chǎn)出符合用戶質(zhì)量要求的精煤的過程。在選煤流程中，設(shè)備種類多、功率大[1]、設(shè)備之間閉鎖關(guān)系復(fù)雜，因此運(yùn)行過程中勢必會(huì)消耗大量的能源，同時(shí)也會(huì)排放大量的污染物[2]。為實(shí)現(xiàn)選煤系統(tǒng)節(jié)能降耗，提升市場競爭力，在中共中央、國務(wù)院和省委、省政府有關(guān)國有企業(yè)改革的系列精神指引下，以山西焦煤“1126”發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，三年行動(dòng)綱要為路徑，圍繞集團(tuán)公司現(xiàn)階段生產(chǎn)經(jīng)營、改革轉(zhuǎn)型工作任務(wù)，結(jié)合山西省國資委對(duì)山西焦煤的經(jīng)營業(yè)績目標(biāo)，建立以資本管理為驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量效益為核心的更加全面、完善、科學(xué)、有效的契約化目標(biāo)責(zé)任考核體系，切實(shí)控制好各項(xiàng)成本，實(shí)施精細(xì)管理，推動(dòng)企業(yè)高效發(fā)展。

2 電耗高的原因分析

沙曲選煤廠隸屬于華晉焦煤有限責(zé)任公司，是沙曲一礦、沙曲二礦的配套項(xiàng)目，自1996年建成后，歷經(jīng)兩次改擴(kuò)建工程最終實(shí)現(xiàn)8.0 Mt/a的生產(chǎn)能力。選煤工藝自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集中控制，現(xiàn)有裝機(jī)總?cè)萘繛?9 400 kW，其中大塊矸石分選系統(tǒng)裝機(jī)容量為5 710 kW，主洗系統(tǒng)裝機(jī)容量為15 260 kW，尾礦處理系統(tǒng)裝機(jī)容量為5 600 kW，裝車系統(tǒng)裝機(jī)容量為8 030 kW，二期廠房裝機(jī)容量4 800 kW。

分析現(xiàn)階段洗選工藝及供用電方式，電耗高的原因主要有以下幾個(gè)方面：

(1)供配電系統(tǒng)及設(shè)備存在缺陷。沙曲選煤廠供電系統(tǒng)高壓采用10 kV、低壓采用380 V，無功補(bǔ)償裝置全部安裝在低壓配電柜內(nèi)[3]，采用先進(jìn)的智能諧波抑制無功補(bǔ)償模塊，裝置在正常運(yùn)行時(shí)低壓供電系統(tǒng)功率因素能達(dá)到0.9～0.95。但由于補(bǔ)償模塊受溫度限制以及模塊本身質(zhì)量問題，導(dǎo)致補(bǔ)償模塊不能及時(shí)投用，供電系統(tǒng)功率因素偏低。部分配電室雙回路供電，變壓器容量大，但所帶負(fù)荷量小，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象[4]。

(2)生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程、供電方式未實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)。生產(chǎn)系統(tǒng)在啟動(dòng)或運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)短時(shí)小故障時(shí)，為了生產(chǎn)順利銜接，通常這個(gè)時(shí)間段生產(chǎn)系統(tǒng)處于空載運(yùn)行狀態(tài)[5]，目前沒有對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)單臺(tái)設(shè)備空載運(yùn)行時(shí)間做統(tǒng)計(jì)和考核；生產(chǎn)照明系統(tǒng)在生產(chǎn)系統(tǒng)閉鎖停車后無法實(shí)現(xiàn)同步停止，另外白天系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)光照良好的區(qū)域照明燈還在運(yùn)行；儲(chǔ)煤倉下及轉(zhuǎn)載點(diǎn)瓦斯區(qū)域通風(fēng)機(jī)24 h不間斷運(yùn)行，造成設(shè)備過早老化，電耗增大。

(3)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間匹配未實(shí)現(xiàn)最大化。壓濾機(jī)在一個(gè)周期內(nèi)入料泵運(yùn)行時(shí)間和卸料等待時(shí)間沒有具體的依據(jù)，僅憑經(jīng)驗(yàn)來操作，造成壓濾機(jī)配套設(shè)備無法高效運(yùn)行；濃縮池濃度與底流泵沒有設(shè)置閉鎖關(guān)系，沒有設(shè)置濃縮池濃度和底流泵出水管濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，無法對(duì)濃縮池濃度進(jìn)行有效判別，僅憑經(jīng)驗(yàn)或耙壓來操作底流泵，容易造成壓濾機(jī)入料濃度低，進(jìn)而延長壓濾機(jī)入料時(shí)間，降低了壓濾機(jī)的處理能力。

(4)操作人員節(jié)電意識(shí)不強(qiáng)。電耗成本屬于機(jī)電考核的一部分，雖然與員工績效工資掛鉤，但比重不大，大部分員工的節(jié)電意識(shí)淡薄，參與節(jié)電的積極性不高。在生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)生產(chǎn)用水管控力度不夠，供水、排水設(shè)備負(fù)荷量大，也是造成電耗高的一個(gè)主要原因。

3 降低電耗的可行性途徑

3.1 優(yōu)化供電系統(tǒng)配置

根據(jù)智能諧波抑制無功補(bǔ)償模塊的低溫運(yùn)行特點(diǎn)，假設(shè)在電容補(bǔ)償柜上安裝局部通風(fēng)機(jī)，將補(bǔ)償模塊運(yùn)行散發(fā)的熱量及時(shí)置換出去，使補(bǔ)償模塊運(yùn)行溫度始終小于60 ℃，減少補(bǔ)償模塊因溫度過高而退出投用的現(xiàn)象；由于補(bǔ)償模塊自身質(zhì)量的問題，電容容易鼓包造成無法投用，分析比對(duì)其他配電室其他廠家的補(bǔ)償模塊，可以考慮選擇替換同等條件下運(yùn)行可靠、故障率小的補(bǔ)償模塊，整體更換故障頻繁的補(bǔ)償裝置。

儲(chǔ)煤倉下、轉(zhuǎn)載點(diǎn)等瓦斯區(qū)域在設(shè)備不運(yùn)行、不帶煤時(shí)，環(huán)境內(nèi)沒有瓦斯來源，基于上述情況可以對(duì)該區(qū)域的通風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備停通風(fēng)機(jī)延時(shí)停、生產(chǎn)設(shè)備開通風(fēng)機(jī)提前開，在生產(chǎn)設(shè)備停止運(yùn)行后做好瓦斯探頭監(jiān)測監(jiān)控和人工監(jiān)測監(jiān)控工作，這樣可以避免通風(fēng)機(jī)24 h不間斷運(yùn)行。假設(shè)該區(qū)域通風(fēng)機(jī)每天停8 h，總功率為198 kW，全年將節(jié)約電耗578 160 kW·h。

合理規(guī)劃生產(chǎn)照明系統(tǒng)，不僅要按照樓層、帶式輸送機(jī)等區(qū)域劃分控制，還要對(duì)白天光照程度良好的區(qū)域單獨(dú)控制，配套使用智能經(jīng)緯度時(shí)鐘控制器，利用其日出關(guān)、日落開的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)白天生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)該區(qū)域的照明燈不運(yùn)行；生產(chǎn)照明系統(tǒng)參與生產(chǎn)系統(tǒng)的閉鎖，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)系統(tǒng)同步停止，同時(shí)在閉鎖過程中配置手自動(dòng)功能，方便日常的維護(hù)檢修。

空壓機(jī)房配電室雙回路供電，現(xiàn)階段變壓器所帶負(fù)荷容量小，2臺(tái)變壓器同時(shí)運(yùn)行造成電耗高、配電室溫度高，額外增加了散熱通風(fēng)機(jī)。如果將2臺(tái)變壓器采用定期輪換運(yùn)行的方式對(duì)該區(qū)域供電，既可以保證變壓器不會(huì)因長時(shí)間停用而受潮，又可以降低電耗和改善配電室環(huán)境溫度。假設(shè)按照3個(gè)月1個(gè)切換周期，2臺(tái)變壓器切換運(yùn)行，每臺(tái)運(yùn)行時(shí)間6個(gè)月，2臺(tái)變壓器空載損耗均約為3 kW。按照一年365 d計(jì)，每年將節(jié)約電耗3kW×24h×365=26 280 kW·h。

3.2 統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，定向追蹤額外“高電耗”設(shè)備

采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并寫入數(shù)據(jù)庫，通過比較單臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，分析除系統(tǒng)關(guān)聯(lián)閉鎖時(shí)間外的運(yùn)行時(shí)間，形成生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間一日清單報(bào)表，剖析影響電耗的內(nèi)在因素，進(jìn)一步深挖細(xì)查、科學(xué)管控，構(gòu)建“大數(shù)據(jù)”平臺(tái)，形成一套成熟、健全的管理體系。

3.2.1 探索系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)可能節(jié)約的時(shí)間

生產(chǎn)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中，由于系統(tǒng)的特殊性需要操作人員逐臺(tái)啟動(dòng)，往往因?yàn)槠渌硞€(gè)區(qū)域的設(shè)備故障或啟動(dòng)異常無法及時(shí)運(yùn)行，造成其他設(shè)備短時(shí)間內(nèi)的空載運(yùn)行，而在處理過程中由于檢修人員到位不及時(shí)，間接時(shí)增大了設(shè)備空載帶來的電耗量。假設(shè)在系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行前，對(duì)管路、泵及閥門等易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)提前進(jìn)行檢查試驗(yàn)，確保完好；另外各工種人員現(xiàn)場待命，隨時(shí)處理突發(fā)情況，快速解決故障問題。以主洗系統(tǒng)為例，單系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)總?cè)萘繛? 944 kW，若在上述故障發(fā)生時(shí)，每次節(jié)約10 min，將可節(jié)省電耗991 kW·h。

3.2.2 探索系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可能節(jié)約的時(shí)間

在主洗系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)小故障時(shí)，為了不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，通常會(huì)暫時(shí)不帶煤，系統(tǒng)保持空載運(yùn)行狀態(tài)。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，若故障時(shí)間較長，首先應(yīng)將系統(tǒng)解鎖，停止循環(huán)水泵運(yùn)行，調(diào)節(jié)混料桶、合格介質(zhì)桶及煤泥水桶入料泵全部低頻率運(yùn)行，保持旋流器底流、溢流口不出料，將脫水脫介篩、離心機(jī)、磁選機(jī)、部分帶式輸送機(jī)及浮選機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)單系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，該部分設(shè)備功率可達(dá)1 142 kW，同時(shí)入料泵電機(jī)低頻率運(yùn)行耗電量明顯減少，采用該方式節(jié)約電耗效果明顯。

3.2.3 探索研究壓濾機(jī)周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行時(shí)間

煤泥水入料濃度決定壓濾機(jī)入料泵的入料時(shí)間，實(shí)時(shí)監(jiān)測煤泥水濃度信號(hào)，分配壓濾機(jī)入料泵投用數(shù)量和入料時(shí)間，實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)入料泵合理分配；分析壓濾機(jī)取拉板時(shí)間(電機(jī)頻率)、收集帶式輸送機(jī)(刮板)運(yùn)行速度(兩板產(chǎn)品在帶式輸送機(jī)上間隔距離)、收集轉(zhuǎn)運(yùn)帶式輸送機(jī)(刮板)運(yùn)行速度(兩板產(chǎn)品在帶式輸送機(jī)上間隔距離)之間的關(guān)系，使收集轉(zhuǎn)運(yùn)帶式輸送機(jī)(刮板)能夠同時(shí)承擔(dān)多臺(tái)壓濾機(jī)卸料。通過科學(xué)計(jì)算，選擇在不同情況下兩者間的合理數(shù)據(jù)，提高壓濾機(jī)小時(shí)處理能力的同時(shí)降低壓濾機(jī)配套設(shè)備的使用時(shí)間。

3.2.4 改善獨(dú)立系統(tǒng)閉鎖關(guān)系

濃縮池濃度主要是通過耙子壓力來體現(xiàn)，底流泵出料管的煤泥水濃度沒有檢測數(shù)據(jù)，低濃度的煤泥水將延長煤泥入料泵的運(yùn)行時(shí)間；另外備用濃縮池由于生產(chǎn)積水未及時(shí)處理，時(shí)間長了濃度過高造成耙子壓力增大，而人工清理費(fèi)時(shí)、費(fèi)水。基于上述情況，濃縮池濃度與底流泵運(yùn)行的閉鎖是非常有必要的，通過實(shí)時(shí)檢測主、備用濃縮池底流泵出料管濃度，在自動(dòng)狀態(tài)下濃度較高時(shí)底流泵正常運(yùn)行，在濃度較低時(shí)底流泵停止運(yùn)行，同時(shí)在閉鎖環(huán)節(jié)里設(shè)置信號(hào)延時(shí)時(shí)間，避免瞬時(shí)異常信號(hào)的干擾。

3.3 優(yōu)化工藝流程，尋求“經(jīng)濟(jì)型”運(yùn)行方式

3.3.1 合理規(guī)劃淺槽系統(tǒng)與主洗浮選系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間

重介淺槽分選系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，煤泥水要通過主洗浮選系統(tǒng)來處理。當(dāng)主洗浮選系統(tǒng)正在運(yùn)行時(shí)，不需要消耗額外的動(dòng)力即可處理淺槽系統(tǒng)來煤；若浮選系統(tǒng)處于停用狀態(tài)時(shí)，淺槽分選機(jī)處理過來的煤泥水需要1臺(tái)浮選機(jī)(功率286 kW)和1臺(tái)入料泵(功率280 kW)間歇性運(yùn)行，大功率電動(dòng)機(jī)(入料泵)的頻繁啟動(dòng)，不僅對(duì)該區(qū)域供電電源造成一定的沖擊，還造成入料泵和電動(dòng)機(jī)及配電元器件故障頻繁，嚴(yán)重影響設(shè)備使用壽命。因此，合理分配淺槽分選系統(tǒng)和主洗浮選系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)行精細(xì)管理，通過兩套系統(tǒng)同步運(yùn)行、同步停機(jī)檢修的方式，降低洗選工藝電耗和設(shè)備維護(hù)成本。

3.3.2 解決主洗系統(tǒng)浮選精煤單獨(dú)回收時(shí)間長的問題

通常主洗生產(chǎn)系統(tǒng)停止帶煤后，浮選精煤系統(tǒng)還需要運(yùn)行一段時(shí)間(平均30 min)，而這個(gè)時(shí)間段內(nèi)配套運(yùn)行的設(shè)備功率達(dá)997 kW。假設(shè)在生產(chǎn)系統(tǒng)正常停煤前30 min內(nèi)，逐步降低帶煤量，使生產(chǎn)系統(tǒng)在處理主、再洗系統(tǒng)負(fù)荷量的同時(shí)也處理浮選精煤，充分縮短單獨(dú)處理浮選精煤的時(shí)間，進(jìn)一步提高小時(shí)帶煤量。

3.4 倡導(dǎo)節(jié)電意識(shí)，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)維護(hù)理念

在洗選系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，掃地泵會(huì)同步運(yùn)行。以主洗系統(tǒng)為例，有11臺(tái)掃地泵，當(dāng)主洗單系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一般情況下需要投入8臺(tái)掃地泵配套運(yùn)行，功率達(dá)176 kW，而掃地泵的開啟，需要系統(tǒng)不斷補(bǔ)給生產(chǎn)水、循環(huán)水，生產(chǎn)用水采用變頻恒壓供水方式，導(dǎo)致水泵負(fù)荷量增大。假設(shè)掃地泵只處理地面上的積水，其運(yùn)行時(shí)間將大大縮短，這對(duì)降低電耗有著極大的促進(jìn)作用。因此，改變對(duì)設(shè)備、環(huán)境的清潔方式，不僅有助于提高機(jī)電設(shè)備的使用壽命，而且是降低電耗最直觀的途徑。

4 結(jié) 語

選煤廠推行契約化管理，通過分析電耗高的原因，優(yōu)化供電系統(tǒng)配置，調(diào)整工藝流程等一系列降低電耗的舉措，最大限度地減少設(shè)備設(shè)施運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到選煤系統(tǒng)“優(yōu)質(zhì)、高效、潔凈、低耗”的目的，為企業(yè)精細(xì)化管理、智能化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。