煤矿企业节电技术研究

陈艳阳

0 前言

近年来，随着国家节能降耗战略的不断推进，国内的很多高耗能企业都在逐步进行着整改，而煤矿企业作为重要的能源产业，它在生产煤炭资源的同时也会消耗大量的电能。据有关部门统计，在煤矿企业的生产能源消耗中有60%左右的为电能消耗，但电能实际利用率只为40%左右，很多煤矿企业都存在严重的电能浪费现象。煤矿企业生产成本高，能源消耗大，经济效益差已成为当前很多煤矿企业的主要生产特点。对此，了解矿井电能消耗现状，并采用一系列行之有效的节能降耗策略来降低矿井电能消耗也显得越来越重要[1]。

1 王庄煤矿电能消耗现状

王庄煤矿主通风机有：一台型号为2K60-4N028，风量：174.9 m3/s，风压3 100 Pa；一台型号DBDK60-80N028，风量：90～210 m3/s，风压：1 150～5 300 Pa；一台型号AGF606-3.20-1.45-2，风量：107～157 m3/s，风压：1 242～2 214 Pa； 一 台 FCZN037.5/3800(I)(NMAF-3750/2135-1B)，风量：200～700 m3/s，风压：1 333～6 000 Pa。月平均耗电量约为4480875千瓦时。

王庄煤矿的主排水泵系统有：一台型号MD280-43/84×8，流量：280.08m3/h，扬程：344 m的水泵；一台型号MDM450-60×6，流量：450 m3/h，扬程：360 m的水泵；一台型号MDM280-43×7，流量：280 m3/h，扬程：301 m的水泵；一台型号MD450-60×8，流量：450 m3/h，扬程：480 m的水泵，月平均耗电量约为105 740千瓦时。

王庄煤矿的空压机主要有：六台型号为SA250A-6K，排气量：40.5 m3/min，排气压力：0.8/0.85 MPa；四台型号为ML250-2S，排气量：49.2 m3/min，排气压力：0.75 MPa，月平均耗电量约为365 184千瓦时。

王庄煤矿的提升机主要有：一台型号为SKODA-2×4×1.2，提升高度244 m的主立井提升机和一台型号为2JK-3.5×1.7/15.5，提升高度208 m的副立井提升机，月平均耗电量约为115056千瓦时。

王庄煤矿的主皮带输送机型号为DX4000，宽带：1.2 m，带速4.79/s，输送能力：1 000 t/h，月平均耗电量约为967 320千瓦时。

2 矿井可应用的主要节电降耗措施

2.1 对主扇风机实施节能改造

因矿井主扇风机在矿井所起的作用主要为及时排除井内有毒有害气体，同时提供大量的新鲜空气供作业人员呼吸。在实际生产中，矿井主扇风机大多是全天候连续工作的，它是矿井主要的耗电设备。而随着矿井开采年限的增加，矿井开采深度不断加深，矿井安全生产所需的风量越来越大，这样会逐步加重主扇风机的通风负担。对此在设计矿井主扇风机时，为确保后期主扇风机的正常运行，通常都会给主扇风机留有较大的选型余量。一般在日常生产作业中，会通过调整风机扇叶角度，来控制风量的大小。如夏天矿井内温度与湿度普遍较高，需把风机风量调大，而冬天矿井外温度相对较低，矿井内所需风量也会相对较小，但在往小的调风机风量时，只是对风机扇叶进行了调整，而无法调整其运行情况，这样必然会浪费大量电能[2]。

矿井主扇风机通常会装设有两台对流风机，可借助一变频节能系统，利用一台节能柜来对两台电机进行科学、合理的控制，可依据实际生产情况来对主扇风机的风量进行调节，并引入可调频调速的电机，因电机实际消耗功率与所下降频率为立方关系，这样在电机速度略微降低的情况下，电机所耗电能便会实现大幅降低，借助此方法不仅可有效满足矿井所需风量，而且可为矿井节约大量电能，同时还可让电机实现了软启动，有效延长了电机及风机的运行寿命，电机长期运行于低于额定转速的状态，其故障率也会明显下降，产生的噪声也会有所降低[3]。

2.2 给矿井皮带运输机装设防爆变频器

矿用防爆变频器一般都应用了较先进的、安全性更好的交—直—交转矩控制技术，属于一种现代化的新型调速设备，此变频器具有调速性能好，调速范围广，节能效果好等优点，且其可有效消除运输设备起动时产生的起动电流严重冲击电网的现象，可显著延长电网中所连接的各设备的运行寿命。王庄煤矿有多部皮带机，但这些皮带机大多有“大马拉小车”的现象，本矿井上组煤风巷皮带额定输送量450 t/h左右，下组煤风巷皮带额定输送量650 t/h左右，而矿井主皮带额定输送量为320 t/h左右，随着矿井工作面煤炭产量的不断提升，这种运输方式暴露的不足也越来越明显，对此可通过给矿井输送机装设防爆变频器，依据实际运输情况自动调节皮带运行情况，进而让这些运输实现更合理的匹配。同时给皮带运输机装设防爆变频器后，使皮带运输机的运输效能得到了科学、合理的调整，可为矿井皮带运输系统节约电能30%左右[4]。

2.3 对提升绞车机开展节能改造

矿井常用的提升机可分为：提人提升机与提料提升机。无论哪种提升机一般都是借助绕线转子串联电阻的方式来调速的，这种调速方式的提升机低速转矩小，实际转差功率较大，启动电流与换档电流都易产生较大冲击性，无法实现连续调速，且串电阻易消耗较多电能。研制的提升机专用变频器，就是基于上述缺陷，借助先进的无感矢量控制技术来为提升机提供高启动转矩。当把提升机专用变频器应用于提升机后，不仅可使提升机更易操作，易维护，而且会显著降低串电阻电能消耗。

2.4 机电设备避峰填谷运行降低费用

严格执行避峰填谷，做好分时用电管理工作。如王庄煤矿主排水泵功率相对较大，耗电量相对较多，对此，王庄煤矿充分结合供电企业峰、谷、平各不同用电时段电价收费标准，依据实际生产现状对泵的抽排水时间进行了科学、合理的调整，在单位调度室的统筹安排下，在用电低谷时段开启大功率设备，在用电高峰时段来开展一些电气设备的检修维护保养工作，这样可有效降低矿井用电成本[5]。

应把设备运转时间科学、合理地统筹安排好，最大限度缩短设备空运转时长。如在日常生产作业中，相关操作人员应事先把设备检查好，减少设备故障率，谨防在设备运行过程中，再实施设备检修作业，有效减少设备空运转时间，另外在不用设备的情况下，应及时关机，这些措施都能效降低设备电能消耗[6]。

2.5 装设无功功率补偿装置

可在矿井35 kV/6 kV变电所二次侧装设无功补偿装置来实施无功优化，可通过装设一套MSVC磁控电抗器型补偿装置，来对低压直流电流进行改变，对主回路阻抗进行快速无级平滑调节，以对矿井供电系统主回路中的实际感性无功电流进行调节，并与在母线上并联的电容器相互配合，可实现对母线无功功率的及时有效补偿，这样不仅可及时提高并动态响应母线功率因数，使母线电压长期稳定，而且还有助于滤除供电系统谐波。王庄煤矿自从应用该装置后，矿井供电线路不仅有功损耗大幅降低，而且供电系统二次侧欠电压问题与电压不稳定问题也得到了彻底解决，有效提高了矿井供电系统的电能质量[7]。

2.6 投入绿色节能照明

王庄煤矿作为一大型煤矿企业，其是集矿井生产区，地面办公区，工业区以及职工生活区为一体的大型企业，而矿井地面工业区需夜间不间断照明，矿井生产区更需24小时连续照明，矿上的照明设备一般功率大，工作时间长，这样必然会消耗大量的电能。对此，王庄煤矿近年来也开始在地面应用LED太阳能照明设备，在矿井中使用LED矿井专用防爆照明设备，这样也可为矿井节约部分电能[8]。

2.7 强化用电管理工作

在日常生产作业中，人们一方面应重视节能管理，有效控制电能消耗（具体可通过强化能源消耗监管，进行源头控制与计划管理，以及开展定量定额下单等一系列措施进行控制）；另一方面应加强节能宣传工作，不断提高人们的节能意识。矿井可通过日常广播，报纸报道以及宣传栏宣传等方式，来增强作业人员的节能意识，同时还可通过定期开展一些节能活动，并积极鼓励所有人都主动参与节能活动来让矿井节能意识，真正的内化于心，外化于行，以使矿井达到有效节约电能的目的。

3 结束语

总之，要想做好矿井的节能降耗工作，不仅应重视定期测试矿井主要耗能设备的运行情况，对高耗能设备及时进行技术改造，甚至进行更新换代，如对于一些在矿井中运行多年，已超过其服务年限的多级泵，大型风机等应及时进行淘汰，并应重视推广应用一系列新节电技术，而且应重视强化矿井耗能管理工作，不断增强员工节能降耗意识，只有这样才能从根本上降低矿井能源消耗，才能为企业创造更多经济效益。