管控设备运行时间，降低选煤电耗

2021-12-06武树恩

煤炭加工与综合利用 2021年5期

李峰，武树恩

(山西焦煤集团有限责任公司华晋焦煤沙曲选煤厂，山西吕梁 033000)

1 概述

选煤是采用机械方式对原煤进行洗选加工，生产出符合用户质量要求的精煤的过程。在选煤流程中，设备种类多、功率大[1]、设备之间闭锁关系复杂，因此运行过程中势必会消耗大量的能源，同时也会排放大量的污染物[2]。为实现选煤系统节能降耗，提升市场竞争力，在中共中央、国务院和省委、省政府有关国有企业改革的系列精神指引下，以山西焦煤“1126”发展战略为指导，三年行动纲要为路径，围绕集团公司现阶段生产经营、改革转型工作任务，结合山西省国资委对山西焦煤的经营业绩目标，建立以资本管理为驱动、质量效益为核心的更加全面、完善、科学、有效的契约化目标责任考核体系，切实控制好各项成本，实施精细管理，推动企业高效发展。

2 电耗高的原因分析

沙曲选煤厂隶属于华晋焦煤有限责任公司，是沙曲一矿、沙曲二矿的配套项目，自1996年建成后，历经两次改扩建工程最终实现8.0 Mt/a的生产能力。选煤工艺自动化程度高，生产系统实现了集中控制，现有装机总容量为39 400 kW，其中大块矸石分选系统装机容量为5 710 kW，主洗系统装机容量为15 260 kW，尾矿处理系统装机容量为5 600 kW，装车系统装机容量为8 030 kW，二期厂房装机容量4 800 kW。

分析现阶段洗选工艺及供用电方式，电耗高的原因主要有以下几个方面：

(1)供配电系统及设备存在缺陷。沙曲选煤厂供电系统高压采用10 kV、低压采用380 V，无功补偿装置全部安装在低压配电柜内[3]，采用先进的智能谐波抑制无功补偿模块，装置在正常运行时低压供电系统功率因素能达到0.9～0.95。但由于补偿模块受温度限制以及模块本身质量问题，导致补偿模块不能及时投用，供电系统功率因素偏低。部分配电室双回路供电，变压器容量大，但所带负荷量小，造成“大马拉小车”现象[4]。

(2)生产系统工艺流程、供电方式未实现最经济。生产系统在启动或运行过程中，当出现短时小故障时，为了生产顺利衔接，通常这个时间段生产系统处于空载运行状态[5]，目前没有对生产系统单台设备空载运行时间做统计和考核；生产照明系统在生产系统闭锁停车后无法实现同步停止，另外白天系统生产时光照良好的区域照明灯还在运行；储煤仓下及转载点瓦斯区域通风机24 h不间断运行，造成设备过早老化，电耗增大。

(3)独立系统运行时间匹配未实现最大化。压滤机在一个周期内入料泵运行时间和卸料等待时间没有具体的依据，仅凭经验来操作，造成压滤机配套设备无法高效运行；浓缩池浓度与底流泵没有设置闭锁关系，没有设置浓缩池浓度和底流泵出水管浓度实时监测装置，无法对浓缩池浓度进行有效判别，仅凭经验或耙压来操作底流泵，容易造成压滤机入料浓度低，进而延长压滤机入料时间，降低了压滤机的处理能力。

(4)操作人员节电意识不强。电耗成本属于机电考核的一部分，虽然与员工绩效工资挂钩，但比重不大，大部分员工的节电意识淡薄，参与节电的积极性不高。在生产系统运行时，对生产用水管控力度不够，供水、排水设备负荷量大，也是造成电耗高的一个主要原因。

3 降低电耗的可行性途径

3.1 优化供电系统配置

根据智能谐波抑制无功补偿模块的低温运行特点，假设在电容补偿柜上安装局部通风机，将补偿模块运行散发的热量及时置换出去，使补偿模块运行温度始终小于60 ℃，减少补偿模块因温度过高而退出投用的现象；由于补偿模块自身质量的问题，电容容易鼓包造成无法投用，分析比对其他配电室其他厂家的补偿模块，可以考虑选择替换同等条件下运行可靠、故障率小的补偿模块，整体更换故障频繁的补偿装置。

储煤仓下、转载点等瓦斯区域在设备不运行、不带煤时，环境内没有瓦斯来源，基于上述情况可以对该区域的通风机运行方式进行优化，实现生产设备停通风机延时停、生产设备开通风机提前开，在生产设备停止运行后做好瓦斯探头监测监控和人工监测监控工作，这样可以避免通风机24 h不间断运行。假设该区域通风机每天停8 h，总功率为198 kW，全年将节约电耗578 160 kW·h。

合理规划生产照明系统，不仅要按照楼层、带式输送机等区域划分控制，还要对白天光照程度良好的区域单独控制，配套使用智能经纬度时钟控制器，利用其日出关、日落开的特点实现白天生产系统运行时该区域的照明灯不运行；生产照明系统参与生产系统的闭锁，实现与生产系统同步停止，同时在闭锁过程中配置手自动功能，方便日常的维护检修。

空压机房配电室双回路供电，现阶段变压器所带负荷容量小，2台变压器同时运行造成电耗高、配电室温度高，额外增加了散热通风机。如果将2台变压器采用定期轮换运行的方式对该区域供电，既可以保证变压器不会因长时间停用而受潮，又可以降低电耗和改善配电室环境温度。假设按照3个月1个切换周期，2台变压器切换运行，每台运行时间6个月，2台变压器空载损耗均约为3 kW。按照一年365 d计，每年将节约电耗3kW×24h×365=26 280 kW·h。

3.2 统计分析设备运行时间，定向追踪额外“高电耗”设备

采集设备运行数据，并写入数据库，通过比较单台设备运行时间，分析除系统关联闭锁时间外的运行时间，形成生产设备运行时间一日清单报表，剖析影响电耗的内在因素，进一步深挖细查、科学管控，构建“大数据”平台，形成一套成熟、健全的管理体系。

3.2.1 探索系统启动时可能节约的时间

生产系统在启动过程中，由于系统的特殊性需要操作人员逐台启动，往往因为其他某个区域的设备故障或启动异常无法及时运行，造成其他设备短时间内的空载运行，而在处理过程中由于检修人员到位不及时，间接时增大了设备空载带来的电耗量。假设在系统启动运行前，对管路、泵及阀门等易发生故障的环节提前进行检查试验，确保完好；另外各工种人员现场待命，随时处理突发情况，快速解决故障问题。以主洗系统为例，单系统生产时总容量为5 944 kW，若在上述故障发生时，每次节约10 min，将可节省电耗991 kW·h。

3.2.2 探索系统运行时可能节约的时间

在主洗系统运行过程中，当出现小故障时，为了不影响系统正常运行，通常会暂时不带煤，系统保持空载运行状态。在这个时间段内，若故障时间较长，首先应将系统解锁，停止循环水泵运行，调节混料桶、合格介质桶及煤泥水桶入料泵全部低频率运行，保持旋流器底流、溢流口不出料，将脱水脱介筛、离心机、磁选机、部分带式输送机及浮选机停止运行，当单系统运行时，该部分设备功率可达1 142 kW，同时入料泵电机低频率运行耗电量明显减少，采用该方式节约电耗效果明显。

3.2.3 探索研究压滤机周期内各个环节的运行时间

煤泥水入料浓度决定压滤机入料泵的入料时间，实时监测煤泥水浓度信号，分配压滤机入料泵投用数量和入料时间，实现压滤机入料泵合理分配；分析压滤机取拉板时间(电机频率)、收集带式输送机(刮板)运行速度(两板产品在带式输送机上间隔距离)、收集转运带式输送机(刮板)运行速度(两板产品在带式输送机上间隔距离)之间的关系，使收集转运带式输送机(刮板)能够同时承担多台压滤机卸料。通过科学计算，选择在不同情况下两者间的合理数据，提高压滤机小时处理能力的同时降低压滤机配套设备的使用时间。

3.2.4 改善独立系统闭锁关系

浓缩池浓度主要是通过耙子压力来体现，底流泵出料管的煤泥水浓度没有检测数据，低浓度的煤泥水将延长煤泥入料泵的运行时间；另外备用浓缩池由于生产积水未及时处理，时间长了浓度过高造成耙子压力增大，而人工清理费时、费水。基于上述情况，浓缩池浓度与底流泵运行的闭锁是非常有必要的，通过实时检测主、备用浓缩池底流泵出料管浓度，在自动状态下浓度较高时底流泵正常运行，在浓度较低时底流泵停止运行，同时在闭锁环节里设置信号延时时间，避免瞬时异常信号的干扰。

3.3 优化工艺流程，寻求“经济型”运行方式

3.3.1 合理规划浅槽系统与主洗浮选系统运行时间

重介浅槽分选系统运行时，煤泥水要通过主洗浮选系统来处理。当主洗浮选系统正在运行时，不需要消耗额外的动力即可处理浅槽系统来煤；若浮选系统处于停用状态时，浅槽分选机处理过来的煤泥水需要1台浮选机(功率286 kW)和1台入料泵(功率280 kW)间歇性运行，大功率电动机(入料泵)的频繁启动，不仅对该区域供电电源造成一定的冲击，还造成入料泵和电动机及配电元器件故障频繁，严重影响设备使用寿命。因此，合理分配浅槽分选系统和主洗浮选系统运行时间，进行精细管理，通过两套系统同步运行、同步停机检修的方式，降低洗选工艺电耗和设备维护成本。

3.3.2 解决主洗系统浮选精煤单独回收时间长的问题

通常主洗生产系统停止带煤后，浮选精煤系统还需要运行一段时间(平均30 min)，而这个时间段内配套运行的设备功率达997 kW。假设在生产系统正常停煤前30 min内，逐步降低带煤量，使生产系统在处理主、再洗系统负荷量的同时也处理浮选精煤，充分缩短单独处理浮选精煤的时间，进一步提高小时带煤量。

3.4 倡导节电意识，转变生产维护理念

在洗选系统运行时，扫地泵会同步运行。以主洗系统为例，有11台扫地泵，当主洗单系统运行时，一般情况下需要投入8台扫地泵配套运行，功率达176 kW，而扫地泵的开启，需要系统不断补给生产水、循环水，生产用水采用变频恒压供水方式，导致水泵负荷量增大。假设扫地泵只处理地面上的积水，其运行时间将大大缩短，这对降低电耗有着极大的促进作用。因此，改变对设备、环境的清洁方式，不仅有助于提高机电设备的使用寿命，而且是降低电耗最直观的途径。