礦山設備運行能耗分析與研究

王香玲

（太原鋼鐵(集團)有限公司礦業(yè)分公司峨口鐵礦，山西代縣 034207）

0 前言

節(jié)能減排既是我國的國策，也是地方政府對礦山企業(yè)的要求，因此國家出臺了一系列引導、扶持礦山企業(yè)有效實施能源管理，實施節(jié)能減排的政策。但因企業(yè)的能源管理比較粗放和混亂、責任不清，造成現(xiàn)場設備跑、冒、滴、漏和長流水、長明燈等能源浪費現(xiàn)象較多。礦山設備在能源消耗過程中，能源計量不準確、大馬拉小車、高能耗設備投用和能源內外流失等浪費現(xiàn)象經常發(fā)生，因此礦山設備能耗分析與研究的首要任務是提高能源計量準確率，減少高能耗設備運轉，減少無功損耗和無效空轉，明確能源管理職責，杜絕能源流失。實現(xiàn)礦山設備低能耗管理標準化，更好發(fā)揮礦山設備運行高效率、低能耗的目標。

1 礦山設備運行高能耗現(xiàn)狀

峨口鐵礦是太鋼不銹鋼的一座有50年歷史的集采礦、選礦、球團焙燒于一體的聯(lián)合型國有大型礦山，采礦設備包括穿孔、爆破、鏟裝、運礦和平峒溜井膠帶運輸?shù)鹊V山設備；選礦設備包括四段破碎、三段磨礦、四次分級、五次磁選等礦山設備；球團設備原設計為2臺8 m2豎爐焙燒生產，2005年由過去120萬t/a豎爐燒結改擴建為200萬t/a鏈蓖機-回轉窯-環(huán)冷機球團燒結等礦山設備。近年來，由于自產鐵精礦不能滿足球團燒結生產需求，需外購鐵礦粉加工來補充不足。2009年峨口鐵礦進行了采選設備擴能改造，擴能后礦山設備處理鐵礦石由500萬t/a提高到750萬t/a，生產鐵精礦由120萬t/a達到200萬t/a以上，完全滿足球團燒結的生產要求。采選設備擴能改造工程給峨口鐵礦帶來了巨大的生機和效益，但隨著擴產擴能工程及配套工程的實施和推進，礦山設備能耗結構發(fā)生了根本變化，選礦設備舊工序，即鐵精礦生產工序能耗指標卻從2009年擴能改造前46.08 kg標煤/t鐵精礦上升到2017年51.82 kg標煤/t鐵精礦，能耗逐年升高，使選礦設備能耗升高較快。能耗升高的原因，主要是治理崗位粉塵，改善職工工作環(huán)境而進行的環(huán)保設備改造，為提高磨礦產能而進行的大型設備投入，露天剝采原礦質量不均勻而進行的配礦作業(yè)，礦山設備選型不合理大馬拉小車，生產組織和運行方式不科學，以及現(xiàn)場設備的源跑、冒、滴、漏和長流水、長明燈等能源浪費現(xiàn)象嚴重，既影響了礦山設備節(jié)能降耗工作開展，也制約了礦山企業(yè)的生存和發(fā)展。

2 礦山設備運行高能耗分析與研究

峨口礦山設備高能耗的原因，一是先天設計缺陷，二是擴產后大型設備投入，但最終還是管理不到位、運行不科學、設備選型不合理、生產組織不切合實際等原因造成。為此，從3個方面對礦山設備運行高能耗原因進行分析和研究。

2.1 先天設計缺陷造成礦山設備運行高能耗

（1）隨著采場時空關系的變化，礦石越來越少，采場越來越深凹，運礦車運輸?shù)V巖距離近3年來逐年增加，2009年平均運距從原來 0.568 km/t增加到 0.961 km/t，2011年增加到1.276 km/t，2014年增加到 1.466 km/t，2017年平均運距高達1.68 km/t，礦巖運距延長意味著運礦車消耗柴油增加，運距延長還造成了電鏟裝車待車時間相應延長，無功耗電量增加。

（2）隨著峨口鐵礦750萬t/a擴能改造項目的實施，大型礦山設備逐步投用，平峒運輸、破礦能力也相應增加，磨礦設備由過去11臺球磨機增加到現(xiàn)在14臺球磨機，浮船回水泵站、五道彎泵站、環(huán)水泵站相繼增加了水泵臺數(shù)，但是基礎貯礦倉3萬t的儲礦能力沒有同步擴容，現(xiàn)有料倉的先天設計局限性致使球磨機缺料、待料現(xiàn)象經常發(fā)生，限量生產、限時運行造成球磨機能耗不斷增加，因此先天設計缺陷造成了球磨機低效率、高能耗運行。

（3）尾礦庫浮船水泵回水量的80%回水量用于破碎除塵和20%回水量用于磨選設備冷卻，回水管路設計為（浮船—破碎—磨選）串聯(lián)方式，當3萬t料倉儲礦滿足球磨機磨礦生產需要時，破礦設備可上午停機（3～4）h用于設備日常維護檢修，而浮船水泵回水要滿足磨選設備冷卻需要繼續(xù)運行，結果是破碎除塵設備在停機期間開動回水設備，這是先天設計不合理造成高能耗的又一原因。

2.2 采選配礦生產造成礦山設備運行高能耗

峨口鐵礦采用多采場聯(lián)合開采的方式，南西、南東、北東、北西等采場按照現(xiàn)有境界連續(xù)生產，由于各采場礦源質量不均勻、結晶粒度不一致，含硫量不一樣，北東采場存在大量結晶粒度細、含硫量高且難磨難選礦石（工業(yè)試驗13 min磨礦后鐵精礦TFe品位＜62%），如果集中入選會對選礦系統(tǒng)造成鐵礦粉品位低、含硫量高，不僅造成球磨機磨礦效率低，而且精礦粉品位也不達標。為此，峨口鐵礦出臺了各采場配礦管理辦法，制定了月度配礦計劃及周配礦計劃，精細采場配礦工作，對配礦電鏟設備進行小時控制，提高難磨難選礦石可控度，確保難磨難選礦合理配入磨礦選別工藝及設備。但配礦帶來的2臺運輸和破礦設備不能滿負荷生產，同等用電條件下每小時生產量僅為額定生產量的1/3～1/2，因此礦山設備低效率、高空轉率、大馬拉小車的配礦生產方式，而造成礦山設備運行時的高能耗。

2.3 環(huán)保設備大量投入增加了礦山設備能源消耗

近年來由于國家新環(huán)保法實施，極大提高了礦山環(huán)保要求及污染排放標準，增加了礦山環(huán)保設備設施，也提高了礦山設備總能耗水平。例如，破碎篩分車間由于大塊礦石經破碎到細小顆粒及膠帶機輸送過程中，礦石粉塵懸浮速度大于沉降速度，造成的揚塵彌漫在廠房空氣中，崗位粉塵濃度大大高于國家標準2 mg/m3，原有除塵設備不能達標排放，為此峨口鐵礦投資500多萬元人民幣對選礦破碎篩分除塵設備進行改造，安裝文丘里濕式除塵器17臺，布袋式除塵器2臺，新增總負荷達到969 kW；還投資685萬元人民幣新增燒結球團料倉裝車除塵設備，使球團現(xiàn)場環(huán)境得到極大地改善等。環(huán)保設備的大量投入，在改善工作環(huán)境的同時，也新增了礦山設備用電總負荷，提高了礦山設備總能耗水平。

3 礦山設備運行降耗策略

3.1 制定節(jié)能降耗管理措施

（1）建立科學合理的設備能耗管理體系，將礦山設備能耗指標按年、季、月100%分解落實到各作業(yè)區(qū)、各工序和各用能部位，進行逐月比對分析。對完不成指標的單位進行責任制考核，同時制定措施監(jiān)督執(zhí)行。

（2）進一步規(guī)范轉供能源秩序，防止能源對外流失，嚴格審批用能手續(xù)，憑轉供雙方簽字認可的結算單方可結算轉供能源數(shù)量。要使能源計量設備配備率達到98%，重點結算部位配備率達到100%，確保能源計量設備在有效期內運行，能源計量數(shù)據(jù)需準確可信。

（3）嚴格管理，控制非生產設備的能耗，完善用能計量監(jiān)督管理，對無證使用非生產用電設備進行嚴格考核。

（4）以點檢定修為核心，以TPM管理為手段，通過日常點檢、專業(yè)檢查、監(jiān)督機制，開展設備“零缺陷”管理、構建礦山設備“零故障”管理模式，確保用電設備滿負荷運行，減少設備無功損耗，加大設備故障停機考核力度，完善功能性檢修管理，縮減非計劃停檢。

（5）嚴禁設備空負荷、低效率運轉，合理匹配開動水泵，杜絕大馬拉小車現(xiàn)象，主機停車后，附屬用電設備必須停止運行。

（6）科學組織生產，合理配礦，穩(wěn)定原礦品位，提高精礦產量，實現(xiàn)生產設備的節(jié)能。

（7）嚴格進廠燃料質量把關和過程使用監(jiān)督工作，提高煤粉燃燒質量，杜絕能源浪費。

（8）嚴格執(zhí)行運礦車柴油使用管理制度，按照運礦車運輸產量結算柴油和司機績效工資，杜絕柴油流失和浪費。

（9）生產組織上利用采礦小挖機WJ450專門清理采場邊坡和鼓包，利用大挖機WJ1200進行鏟裝作業(yè)，發(fā)揮大型設備的產能優(yōu)勢，用大產量帶來低能耗。

3.2 采用技術攻關實現(xiàn)節(jié)能降耗

（1）礦山改建、擴建工程應提前在可行性研究中對項目能源情況進行評估，將經濟利益和能耗損失進行比較，礦山企業(yè)在做設備選型配套設計時要提前預防、嚴格把關，應選擇“低能耗、排廢少”的高效率設備。例如，新投產的球團燒結工序采用新設備、新工藝能耗指標，從2005年的59.5 kg標煤/t球團降到2017年的22.75 kg標煤/t球團，能耗指標每年下降一個臺階，充分體現(xiàn)了礦山燒結新設備、新工藝等帶來低能耗、高效率的優(yōu)越性。

（2）水泵電機、燃煤鍋爐、選別設備和內燃設備，要科學計算檢測能耗指標和主要技術性能，對于連續(xù)運行的設備，要定期檢測工作狀態(tài)，及時點檢和定修，及時排除故障；對于“跑、冒、漏、滲”的設備，要及時進行技術改造，保證設備運行技術性能良好和工作高效。

（3）開創(chuàng)性進行節(jié)能技術改造，例如，礦山設備油站原來用水冷卻，要逐步推廣用空氣冷卻，既改善冷卻效果，又節(jié)能減排。因為現(xiàn)在礦山用水成本遠比用電成本高，在減量用水的同時，也可降低供水電能。

3.3 實施工藝改造，降低設備運行能耗

（1）將礦山供水高壓泵站440 kW，JSQ148-4三相異步電機改造為高效高壓永磁電機工藝，單臺泵供水電耗由1.45 kWh/t降低到了1.27 kWh/t，綜合電耗由1.9 kWh/t下降到了1.88 kWh/t，改造后每臺每年可節(jié)電16萬元人民幣，10臺每年可節(jié)電約近160萬元人民幣，3.5年可收回電機改造投資成本。

（2）對選礦設備現(xiàn)有工藝流程進行了設備工藝改造，增建1臺MQY3200×4500球磨機作為三段磨礦，由兩段磨礦改為三段磨礦，二段雙螺旋分級機改為FX500mm－GT×4旋流器，旋流器溢流用6臺CTB1024磁選機進行二次磁選，二磁精礦用3臺CTB1024磁選機進行三次磁選，三精直接泵送到高頻細篩，增加2臺2SG48—60W—5STK德瑞克細篩作為三段分級設備，篩下物料先用磁團聚選別再進行磁重選別，磁重選精礦再用3臺CTB1024磁選機進行第四次選別，既提高了礦山設備原礦處理量，又降低了礦山設備能源消耗。

（3）2016年峨口鐵礦又投資增加了提鐵降硅淘洗機選別工藝，細碎后干選甩尾工藝，尾礦回收撈選工藝，從尾礦漿中回收鐵精礦，節(jié)約了資源，提高了設備產能；增加了鐵精礦漿過濾干燥工藝，對鐵精礦漿進行初濾，經過濾干燥工藝將鐵礦漿含水量從70%降到10%，實現(xiàn)高濃度鐵精礦漿多輸送20 km，降低了輸送能耗，而且使綜合精礦品位達到了66.40±0.40%的標準。

（4）將運行功率1000 kW大型滑動軸承球磨機，改進為大型滾動軸承球磨機工藝，設備運行降低能耗9%～11%。

（5）電鍋爐改為空氣能鍋爐新工藝，降低運行能耗6%～8%。

綜上所述，一系列礦山設備工藝技術改造，極大降低了礦山能源消耗，提高了設備運行效率。

4 結語

礦山設備運行能耗是礦山企業(yè)能源管理的核心，做為能耗大戶的礦山企業(yè)，要堅定不移地走礦產資源節(jié)約型、環(huán)境友好型可持續(xù)發(fā)展道路，要做好節(jié)能減排工作，要以長遠發(fā)展的眼光、以科學求實的態(tài)度、以真抓實干的作風，大力推行設備節(jié)能降耗，要使用節(jié)能型新材料，節(jié)電型新設備，節(jié)煤型新鍋爐等礦山設備，全面推廣礦山設備低能耗管理的標準化模式。