某煤矿矿井排水系统技改方案研究

万政勇（贵州省节能监测中心,贵州 贵阳 550001）

节约资源是我国的基本国策之一，“十一五”以来，国家进一步加强节能工作，特别是加强重点用能企业节能管理，另一方面，对于企业来说，节能是节约成本的有效途径之一。因此，做好企业用能方案比选研究，选择节能的用能方案是十分必要的。以下就某煤矿矿井排水系统技改方案的用能合理性展开探讨。

1 原排水系统概况

根据该矿井设计资料，矿井设计正常涌水量Q正为128m3/h，计算时间取9个月，最大涌水量Q最大为530m3/h，计算时间取3个月，排水垂直高差H0为243m，采用的水泵为MD200-50×6型四台（流量200m3/h，扬程300m），配10kV，250kW防爆电机四台，输水管线为∅273×8型无缝钢管两趟，正常涌水时1台水泵一趟管路工作，其余备用或检修，最大涌水时3台水泵两趟管路工作，1台水泵备用。

2 原排水系统存在的问题

由于管网垂直高差和阻力过小，水泵和管道系统不匹配，水泵工作点严重偏离额定工况，流量较额定工况大幅增加，轴功率相应增加，电机出现过载停机保护现象，严重影响煤矿安全生产，为确保电机不过载，原拟采用增加阀门节流的方案解决，后因节能方面的考虑提出更换大容量电机（10kV，280kW防爆电动机四台）的方案，为此对两个技改方案进行了合理性分析研究。

3 技改方案合理性分析

3.1 投资比较

阀门节流：DN250截止阀（2台）0.32万元，施工费0.1万元，合计0.42万元。

更换大容量电动机：4台10kV、280kW防爆电动机22.4万元，施工费2.6万元，合计25万元。

3.2 能耗比较

原设计排水系统网络特性方程为：

新管时：H=243+1.95×10-4Q2

旧管时：H=243+3.32×10-4Q2

阀门调节方案管网阻力可调，为确保电机不过载，新旧管时均将单泵单管路运行时水泵流量控制在约225 m3/h、扬程约282m以上，水泵轴功率约218kW，对应的排水系统网络特性方程调整为：

H=243+7.704×10-4Q2

根据水泵性能曲线、管网网络特性方程、电机效率（负载率较高，效率变化不大，统一取94%）、涌水量和运行时间等综合分析，更换大容量电动机和阀门节流方案系统理论运行情况如表所示。

3.3 投资回收期及年回报率

根据企业实际情况，电费按0.6万元/万kWh计算，新管时期按两年计算，以阀门节流方案为基准，更换电机增加的投资回收期为：

投资回收期＝2+(25.00-0.42-0.6×(209.69-196.12))÷(0.6×(209.69-200.46))＝5.0年

3.4 方案选择

根据以上分析，若采用更换大功率电动机来避免过载，增加的投资回收期仅为5年，年投资回报率约20%，远高于银行贷款基准利率，因此采用更换大容量电机方案更为合理，建议采用更换大功率电机方案，以节约能源和运行电费。

4 结语

用能单位在用能系统改造时，应加强节能和技术经济综合比选确定合理的用能方案，以达到节约能源、减少投资、技术可靠、经济合理各项效益综合最优的目标。

管路情况换电机新管流量（m3/h）254.4239.6扬程（m）255.6268.2水泵轴功率（k W）233.8226.3电机输入功率（k W）248.7240.7单位水量电耗（k W h/m3）0.9781.005提水总量（万m3）82.94114.48换电机旧管245.7224.5263.0280.7229.5217.6244.1231.50.9941.03182.94114.48阀门节流新管/旧管运行模式一泵一管路三泵二管路合计一泵一管路三泵二管路合计一泵一管路三泵二管路合计225192282307218195.8231.9208.31.0311.08582.94114.48耗电量（万k W h）81.09115.03196.1282.42118.04200.4685.49124.20209.69备注：工况1提水总量=128×9×30×24÷10000=82.94万m3，工况2提水总量=530×3×30×24÷10000=114.48万m3，下同。