水循環系統在礦山鑿巖里面的運用

曾 強

（廣西華錫礦業有限公司，廣西 河池 547207）

1 工程現狀分析

1.1 使用狀況

我礦現有大孔鑿巖潛孔鉆機T150鉆機2臺、T100鉆機3臺其配套空壓機4臺。大孔鑿巖年生產任務近60000m，T150、T100鉆機每年承擔的鑿巖生產任務40000m左右。鉆機及空壓機每天開機時間大約12h～16h，空壓機工作時外排的水量經過測算為13m3/h，鉆機鑿巖進度平均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，外排水量則達到了78000m3，如此大量的外排水量，造成了極大的浪費[1]。

1.2 工程中使用原始空壓機存在的問題

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

（2）為了減少鑿巖工作面積水，工區需在工作頂水窩處安裝潛水泵，但由于井下作業環境較差，積水窩含泥漿、沙石多，導致水泵經常損壞。增加了工區成本消耗。

（3）空壓機外排水進入我礦井下排水系統后，需重新經過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使用，由于空壓機外排水量大，極大增加了我礦井下排水系統的能源消耗[2]。

2 冷卻水循環系統在空壓機中的運用說明。

2.1 使用的必要性

大孔鑿巖年年生產繁忙，排水量大，不僅造成了極大的浪費。同時空壓機外排水進入井下排水系統后，需重新經過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使用，極大增加了井下排水系統的能源消耗。

2.2 循環使用空壓機外排水的方案概述

使用空壓機循環冷卻水系統，能極大減少空壓機冷卻用水，降低我礦排水系統的能源消耗，同時能減少工區成本消耗、優化作業環境、降低安全隱患，達到節能降耗的目的。

2.1.1 綜合考慮方案

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

2.1.2 循環冷卻水系統流程

水箱—過濾器---供水泵---空壓機----水冷卻處理設備---水箱。

2.3 具體方案設計

2.3.1 管道要求以及管材、管徑選用

管程要求：根據大孔鑿巖作業現場要求，為了方便操作人員對設備的監護，循環水系統距離空壓機＜10m，即循環水管總長度約為20m。

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

2.3.2 水箱設計

根據我礦井下巷道尺寸，為方便井下運輸、安放?；敬_定用50mm角鐵做框架，δ5mm鐵板焊接成規格為：2*1.5*1，有效容積約為3m3的鐵箱用于循環補水。

2.3.3 自動補水裝置的設計

為杜絕管路泄漏等造成水箱缺水，在水箱上安裝水位開關，補水管上安裝自動補水閥。通過水位開關自動控制補水管上的自動補水閥，及時補充水箱水量，同時起到給循環水進一步降溫作用。

2.3.4 水冷卻處理設備的選用

根據空壓機冷卻水溫度及冷卻水量要求20°～25°，冷卻水量8m3/h。而空壓機外排水水溫達到40°～45°，為控制循環用水溫度，經查找（20KW）水冷式冷卻機基本能達到冷卻要求。

2.3.5 風冷卻器選擇

LUY203DC空壓機散熱冷卻器以及電控系統：根據風冷卻器電機功率選擇接觸器規格，可使用通防工區風機電控箱

2.3.6 水泵的選擇：管道增壓泵40SG6-20

主要技術參數：

表1 管道增壓泵主要參數

2.3.7 行走底盤的選擇

根據井下運輸方便原則，可選用GR200空壓機或者LUY203DC空壓機行走底盤。

3 空壓機運用冷卻水循環系統的特點功能以及產生的效益

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）循環水系統的水泵、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，并可輸出給外部設備。還有水箱低水位，壓機過載，壓力等眾多報警以保護用戶設備及制冷機組的正常運行。

（4）具有多重保護功能，故障點直接顯示，并提供無源報警輸出?？膳c主機控制系統形成聯控和集中監控。主要技術參數：

表2 主機控制系統形成聯動控制及集中控制參數

3.2 效益分析

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

表3 各級排水泵技術參數

根據各級水泵主要參數，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，工業用電價為1.2元/度，則每年空壓機外排水由305m打上地面能源消耗為508392元。

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

（3）減少空壓機冷卻用水，按空壓機每小時只需補水10%，每年用水為5200m3，可節約用水46800m3。

（4）優化作業環境，達到清潔生產要求。同時杜絕因空壓機外排水進入出礦天溜井而造成的安全隱患。

4 關于GR200空壓機冷卻水循環裝置使用的具體情況說明

4.1 現階段我礦GR200空壓機使用現狀及能源消耗分析

我礦每年大孔鑿巖年生產任務近60000m，T150和T100潛孔鉆機及GR200移動式空壓機每天需開機15h左右，才能完成生產任務。GR200移動式空壓機工作時需要水進行冷卻，目前空壓機冷卻水是接井下管路的水進行冷卻后外排，單臺空壓機外排的水流量為13m3/h。如此大量的外排水造成了工作面積水深，影響現場鑿巖生產，達不到清潔生產要求。同時空壓機外排水進入我礦井下排水系統，需重新經過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使用，極大增加了我礦井下排水系統的能源消耗。

4.2 消耗生產成本分析

按一個月生產22天計算，單臺空壓機一年的外排水為：13m3/h×15h×22×12＝51480m3；我礦四臺GR200空壓機同時井下使用一年的冷卻外排水為：51480m3×4＝205920m3；井下排水系統355泵站單臺水泵標準流量為288m3/h，電機的功率為300KW，505泵站單臺水泵標準流量為288m3/h，電機的功率為440KW，由于我礦地形的復雜性，經測水泵的有效流量僅為標準流量的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裝置的散熱器由兩臺功率為7.5KW電機運轉散熱，一臺移動式冷卻水循環裝置按每天開機15h左右，一個月生產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 成 本：59400×0.81＝48114元。

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

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

5 結語

空壓機循環冷卻水系統的使用，能極大減少空壓機冷卻用水，降低我礦排水系統的能源消耗，同時能減少工區成本消耗、優化作業環境、降低安全隱患，達到節能降耗的目的。因此將該技術應用到礦山鑿巖工作中有極大的必要。