鐵礦采場排水系統(tǒng)節(jié)能研究范文

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在鐵礦采礦工業(yè)中，對采場底部進(jìn)行抽水疏干是排水泵的主要作用，進(jìn)而開展礦床開拓，進(jìn)行開采。隨著采場底部采掘深度不斷往下移，水泵出水量會不斷增大，排水系統(tǒng)所消耗電量就一直提高，每噸水所消耗用電量也隨之提高。一般而言，排水系統(tǒng)耗電量費(fèi)用為每月33×104元或以上，所以，排水泵節(jié)能非常具有意義、擁有巨大經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。其節(jié)電對節(jié)約廠用電有舉足輕重的作用。

1露天采場排水系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

1.1排水方式和排水設(shè)施露天分段截流與底部集中排水是采場經(jīng)常采用的排水方式。大孤山鐵礦采場西部端幫分別建立了底部臨時移動泵站、-186m固定泵站、18m泵站與-78m泵站等四級泵站，采用3條管徑分別為426mm，最大排水量為4615m3/h的排水管路，雨季各級泵站水泵分布如表1所示。

1.2排水量涌水、滲水、匯水是采場底部的水量主要來源，其中，平均涌水量為3000m3/d～5000m3/d，平均地下滲水量為2000m3/d～4000m3/d。24h最大降雨量約為83.4mm。而每年7月份、8月份、9月份雨季，其平均降水量為710mm。

1.3采場排水能力平均日常采場排水量：春、夏季（非雨季）為4500m3/d～5400m3/d，雨季則為6000m3/d～9000m3/d；秋、冬季為3600m3/d～4500m3/d。自用水量：夏季為400m3/d、冬季為40m3/d；供選礦廠用水量：2500m3/d～3000m3/d；綠化用水量：600m3/d～1200m3/d；排放到河套水量：雨季排棄量為2500m3/d～4000m3/d，非雨季500m3/d～800m3/d。

2水泵節(jié)能研究

2.1采場各級排水泵站水泵運(yùn)行現(xiàn)狀分析水泵性能參數(shù)列表見表2。從水泵角度出發(fā)，因為在設(shè)計當(dāng)中需層層加碼，因此就會留很大富裕量，不僅導(dǎo)致大馬拉小車現(xiàn)象，還會出現(xiàn)水量差異，從而采用節(jié)流調(diào)節(jié)，導(dǎo)致能量浪費(fèi)現(xiàn)象。水調(diào)節(jié)閥節(jié)流改變管道阻力特性曲線進(jìn)而改變泵的運(yùn)行情況是節(jié)流調(diào)節(jié)的工作原理，因此節(jié)流改變就會導(dǎo)致水泵效率降低，從而增加了阻力，讓驅(qū)動機(jī)械所消耗功率增大，且水泵流量與壓力余量越大，就會消耗更大電量。

2.2各級泵站壓水管路特性曲線方程的計算[1]以14sh-6型號水泵為例。通過計算得出水泵管路特性曲線方程。

2.3管路特性曲線描繪與工作點(diǎn)分析根據(jù)2.2節(jié)計算出的管路特性曲線方程，描繪出管路特性曲線，如圖2所示。如圖2所示，結(jié)合圖1，管路特性曲線Q-H與14sh-6型水泵性能曲線Q-H分別相交于點(diǎn)M1、M2、M3、M4，而排水泵在穩(wěn)定工況點(diǎn)工作中，M1點(diǎn)流量為427L/s，揚(yáng)程為108m，效率為78%；M2點(diǎn)流量為318L/s，揚(yáng)程為128m，效率為74%；M3點(diǎn)流量為252L/s，揚(yáng)程為136m，效率為72%；M4點(diǎn)流量為342L/s，揚(yáng)程為124m，效率為76%。要是在運(yùn)行過程中遇到某些問題，水泵并沒有在最佳設(shè)計工作狀況中運(yùn)作，實際運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計最佳點(diǎn)越多，水泵效率下降就越大，而實際在采場中各級泵站實際運(yùn)行點(diǎn)往往比設(shè)計工況點(diǎn)低許多。主要有以下原因：a)由于雨季與非雨季采用同一套排水系統(tǒng)，水量變化大，加之原設(shè)計水泵配套容量保持有較大裕量，這樣層層加碼，造成水泵配套容量過大，實際運(yùn)行中經(jīng)濟(jì)性較低；b)枯水期間，底部臨時泵站泵坑水位低，泵所需揚(yáng)程最高，豐水期間，水位上升，水泵揚(yáng)程不需要很高，這樣，泵站不能很好地發(fā)揮作用，按設(shè)計規(guī)范選定的揚(yáng)程和流量參數(shù)變得非常不合理，運(yùn)行費(fèi)用和基建費(fèi)用都浪費(fèi)很大；c)由于地形地勢條件所限，管道鋪設(shè)較長，不能沿最短路徑鋪設(shè)，且轉(zhuǎn)彎較多，局部損失大，造成了能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。

2.4節(jié)能改造方案鑒于采場實際情況，很難保證在最佳工況點(diǎn)附近運(yùn)行，為了提高水泵效率，降低驅(qū)動機(jī)械能耗，除了提高本身效率，降低管路系統(tǒng)阻力，合理配套并實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度外，建議加變頻器實現(xiàn)對水泵變速調(diào)節(jié)。

3結(jié)語

針對大孤山鐵礦采場排水泵站能耗損失嚴(yán)重這一問題，經(jīng)過對其計算論證，做出其實際管路特性曲線，并通過對其運(yùn)行工作點(diǎn)的技術(shù)分析與研究提出了加變頻器的節(jié)能改造方案，得出比較合適的結(jié)論。水泵按照最大排水量選取和配置，且留有適宜富余量。當(dāng)水泵配套電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速（工頻）下工作時可按要求排出最大排水量。電機(jī)配套變頻調(diào)速裝置，頻率降低值不大于工頻的30%；水泵流量降低值不大于設(shè)計流量的20%。

作者：崔廣建 樊偉 代俊杰 單位：鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司