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瓦斯抽采高耗能困难获解
发布日期:2018-11-20    编辑:

瓦斯抽采高耗能困难获解

 

矿用水环真空泵绿色高效抽采新技艺可节电百分之二十三、节水约百分之六十六

 

武晓娟

 

 

我国煤层气(煤矿瓦斯)产业发扬可谓一波三折,发扬速度较为缓慢。由于瓦斯抽采难度大、浓度低,产业长期难破成本偏高、利用率低的困局。其中,成本偏高的原因之一,是由于井下瓦斯抽采系统运转效率低、能耗高。

 

有数据显示,我国年产500万吨以上的局部高瓦斯矿井的瓦斯抽采系统,仅年耗电量就高达数千万甚至上亿元。困难如何解开?

 

5年前,中国矿业大学周福宝教授团队开始着手处置该问题。该团队经过深刻科研与剖析,得出结论——首要问题出在瓦斯抽采系统的动力源上,瓦斯抽采水环真空泵安全性好,但运转效率仅为15-40%,且能耗很大。经过科学技术攻关,该团队自主研发了矿用水环真空泵绿色高效抽采新技艺,并在山西潞安集团余吾煤业有限企业成功应用。

 

“可以做到抽采瓦斯和节能减排两不误,特别是在节水方面,很好地处置了耗水多又必须实行瓦斯抽采保障安全的矛盾,节水同时又提高运转效率。可以说,这个革新性的成果为瓦斯安全抽采及利用提供了坚实的技艺支撑,不仅具有极大的经济效益,还对我国节电、节水具有重要意义。”在113日举行的“矿用水环真空泵绿色高效抽采技艺”现场咨询交流会上,中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮认为,该技艺处于职业内领先水平,应用前景广阔。

 

节能效率提高到22%

 

增强煤矿瓦斯抽采是预防煤矿瓦斯变乱的最重要举措,国家也经过瓦斯“零超限”请求倒逼煤炭企业贯彻瓦斯抽采办法。记者了解到,作为瓦斯抽采系统的动力源,水环真空泵以水作为工作介质,以等温压缩方式实行抽排气,具有安全可靠的性能,因此被广泛应用于煤矿瓦斯抽采。

 

但为何之前用的瓦斯抽采泵会造成抽采系统运转效率低、能耗高?“水环真空泵本来就是高耗低效的机械产品,瓦斯抽采条件复杂、多变且不可控更是给节能‘拉了后腿’。”与会专家告诉记者,很多煤矿的泵站耗电费用占到了总耗电量的1/4,这与我国此刻动力紧张的现状以及节能减排请求极不适应。

 

“水环真空泵最早是从德国西门子技艺引进国内的,经过一百余年的发扬已成为一款成熟的产品,但水环真空泵的高耗低效是亟需处置的世界性困难。为此,大家首创了基于提效剂的矿用水环真空泵绿色高效抽采技艺。一方面,发明了高分子提效剂,大幅降低瓦斯抽采泵的运转功耗;另一方面,开发了地面与井下两种抽采模式,突破了水环真空泵高耗能、高耗水的技艺瓶颈。该技艺已在欧洲、美国等地区申请了国际PCT专利,并已获得国内授权发明专利。”周福宝对记者暗示,相干部门对已运转装备出具的检测结果报告显示,该技艺节能率达到22%

 

技艺承担人、中国矿业大学张一帆博士告诉记者,团队还在实验室搭建了中型水环真空泵性能测试平台,可实现瓦斯抽采系统不同运转工况下的动态、精确模拟及实时监视检测。按照该平台的测试结果,水环真空泵运转效率大大提高,由30.33%提高至40.18%;轴功率也由55.83千瓦降低至45.75千瓦,节能率为23.5%

 

著名瓦斯防治专家、中国矿业大学教授俞启香在接受记者采访时指出:“他们另辟蹊径,在水中加入安全环保的物质,大大减少了阻力从而降低运转功率,又做了技艺革新,将原来的系统改为闭路循环系统,节能率大幅提高。工作做得很细很扎实,可以说,困扰职业已久的瓦斯抽采高耗能问题获得了突破。”

 

节电节水效果显著

 

据悉,余吾煤矿为高瓦斯矿井,同时运转大型水环真空泵20余台,仅泵站年耗电量就在7000万度以上,亟需展开节能技艺改动。

 

张一帆告诉记者,在余吾煤矿搭建的特大型水环真空泵节能实验系统,包括功率为800千瓦的大型水环真空泵、换热设备、气液分离器、进气管路、数据监控及处置系统。

 

“在地面和井下运转十个月,节能效果非常稳固、明显。”余吾煤矿总工程师王志坚先容,新技艺在该矿南风井地面瓦斯泵站和井下南翼移动瓦斯泵站应用效果很好。

 

王志坚进一步先容,在南风井地面瓦斯泵站,建成了我国首座基于高分子提效剂的全封闭式水环真空泵绿色高效抽采系统,并经过采集提效剂进出口温度、换热器压差等参数,实现了智能调控水环真空泵补排液,包管监视检测系统稳固运转。应用新技艺后,水环真空泵电机的功率由635千瓦降至492千瓦,大幅减轻了电机负荷,这样也可延长电机寿命。此刻每天可节约3434度电,单台泵年节电量为125.3万度,节电率为23.4%;每天耗水量由之前的15吨降至5吨,节水率为66.7%。由此推算,经改动后的南风井地面瓦斯抽采泵站每年的节能效益可达250.6万元。

 

在余吾煤矿井下南翼移动瓦斯泵站,改装两台额定功率为250千瓦的瓦斯抽采泵后,运转电流显著降低,平均节能效果在20%以上,该泵站年节电量可达148.2万度,每年可节约77万元。

 

仅需对原有设备实行改装

 

“地面瓦斯抽采泵站型号大、耗水量大,并且基础建设很复杂,比如有高位水池、低位水池、循环水管路等,大家的技艺只需要将其工作介质由自然冷却改进为强制对流换热,将原有的半开式水池循环改进为全封闭机组式循环即可;井下移动瓦斯抽采泵站一般型号小、耗水量大、基础设施简单,可采用自主研制的气动搅拌溶解装置,对固态提效剂实行充分溶解以作为工作介质循环运转。也就是说,该技艺只需在原有设备上就可以实行改动。”周福宝告诉记者。

 

除了节能效果显著,该技艺还可提高瓦斯抽采量。南风井测得的数据显示,抽气量由每分钟591立方米提至598立方米。

 

“此刻潞安集团下属所有矿井瓦斯抽采泵年耗电量约4亿千瓦以上。王志坚指出:“若对所有矿井实行整体节能改动,每年节电量将超过8000万度。”

 

“我国近半数矿井都是高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井,如果所有矿井都可以应用该技艺,节水、节电效果将很可观。希翼该项先进技艺可尽快推向全国,也创议国家和地方政府加大政策支撑力度。”袁亮说。对此,与会专家也一致认为,该技艺应用前景可观,若推广至全国矿井,节能经济效益很是可观;同时,也可以增进我国水环真空泵产业升级换代,提高煤矿生产安全水平,社会效益也十分显著;此外,还可推广应用于我国化工、电厂等使用水环真空泵的职业领域。(文章来源:中国煤炭报)

 

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