某煤礦礦井排水系統(tǒng)技改方案研究

萬政勇（貴州省節(jié)能監(jiān)測中心,貴州 貴陽 550001）

節(jié)約資源是我國的基本國策之一，“十一五”以來，國家進一步加強節(jié)能工作，特別是加強重點用能企業(yè)節(jié)能管理，另一方面，對于企業(yè)來說，節(jié)能是節(jié)約成本的有效途徑之一。因此，做好企業(yè)用能方案比選研究，選擇節(jié)能的用能方案是十分必要的。以下就某煤礦礦井排水系統(tǒng)技改方案的用能合理性展開探討。

1 原排水系統(tǒng)概況

根據(jù)該礦井設計資料，礦井設計正常涌水量Q正為128m3/h，計算時間取9個月，最大涌水量Q最大為530m3/h，計算時間取3個月，排水垂直高差H0為243m，采用的水泵為MD200-50×6型四臺（流量200m3/h，揚程300m），配10kV，250kW防爆電機四臺，輸水管線為?273×8型無縫鋼管兩趟，正常涌水時1臺水泵一趟管路工作，其余備用或檢修，最大涌水時3臺水泵兩趟管路工作，1臺水泵備用。

2 原排水系統(tǒng)存在的問題

由于管網(wǎng)垂直高差和阻力過小，水泵和管道系統(tǒng)不匹配，水泵工作點嚴重偏離額定工況，流量較額定工況大幅增加，軸功率相應增加，電機出現(xiàn)過載停機保護現(xiàn)象，嚴重影響煤礦安全生產(chǎn)，為確保電機不過載，原擬采用增加閥門節(jié)流的方案解決，后因節(jié)能方面的考慮提出更換大容量電機（10kV，280kW防爆電動機四臺）的方案，為此對兩個技改方案進行了合理性分析研究。

3 技改方案合理性分析

3.1 投資比較

閥門節(jié)流：DN250截止閥（2臺）0.32萬元，施工費0.1萬元，合計0.42萬元。

更換大容量電動機：4臺10kV、280kW防爆電動機22.4萬元，施工費2.6萬元，合計25萬元。

3.2 能耗比較

原設計排水系統(tǒng)網(wǎng)絡特性方程為：

新管時：H=243+1.95×10-4Q2

舊管時：H=243+3.32×10-4Q2

閥門調節(jié)方案管網(wǎng)阻力可調，為確保電機不過載，新舊管時均將單泵單管路運行時水泵流量控制在約225 m3/h、揚程約282m以上，水泵軸功率約218kW，對應的排水系統(tǒng)網(wǎng)絡特性方程調整為：

H=243+7.704×10-4Q2

根據(jù)水泵性能曲線、管網(wǎng)網(wǎng)絡特性方程、電機效率（負載率較高，效率變化不大，統(tǒng)一取94%）、涌水量和運行時間等綜合分析，更換大容量電動機和閥門節(jié)流方案系統(tǒng)理論運行情況如表所示。

3.3 投資回收期及年回報率

根據(jù)企業(yè)實際情況，電費按0.6萬元/萬kWh計算，新管時期按兩年計算，以閥門節(jié)流方案為基準，更換電機增加的投資回收期為：

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

3.4 方案選擇

根據(jù)以上分析，若采用更換大功率電動機來避免過載，增加的投資回收期僅為5年，年投資回報率約20%，遠高于銀行貸款基準利率，因此采用更換大容量電機方案更為合理，建議采用更換大功率電機方案，以節(jié)約能源和運行電費。

4 結語

用能單位在用能系統(tǒng)改造時，應加強節(jié)能和技術經(jīng)濟綜合比選確定合理的用能方案，以達到節(jié)約能源、減少投資、技術可靠、經(jīng)濟合理各項效益綜合最優(yōu)的目標。

管路情況換電機新管流量（m3/h）254.4239.6揚程（m）255.6268.2水泵軸功率（k W）233.8226.3電機輸入功率（k W）248.7240.7單位水量電耗（k W h/m3）0.9781.005提水總量（萬m3）82.94114.48換電機舊管245.7224.5263.0280.7229.5217.6244.1231.50.9941.03182.94114.48閥門節(jié)流新管/舊管運行模式一泵一管路三泵二管路合計一泵一管路三泵二管路合計一泵一管路三泵二管路合計225192282307218195.8231.9208.31.0311.08582.94114.48耗電量（萬k W h）81.09115.03196.1282.42118.04200.4685.49124.20209.69備注：工況1提水總量=128×9×30×24÷10000=82.94萬m3，工況2提水總量=530×3×30×24÷10000=114.48萬m3，下同。