压缩空气是煤矿生产的一种重要的动力源,空气压缩机(简称空压机)作为煤矿生产中的用电大型设备,其经济运行与节能改造也逐步提上矿井生产的节能减排规划。
　　文章着重对煤矿用空压机系统经济节能运行问题进行讨论。
　　系统概况及问题提出空气压缩机(简称空压机)作为煤矿大型固定设备,为煤矿风动机械提供可靠的动力源。在煤矿主要的空气压缩系统(简称空压机系统)大都设立在地面的压缩空气站,通过管网向全矿井各工作地点供气。
　　随着煤矿管理理念的不断提升,近年来对空压机系统节能减排的要求和节能应用的改造水平也不断提升,作为煤矿主要生产动力系统之一的空压机系统,耗电量占煤矿总用电量的6% ~8%,风动设备运行效率本身就很低,如果空压机系统再管理不善,运行效率更低,必然造成能源的严重浪费,因此搞好空气压缩机的经济运行,对节约能源有重要意义。
　　我国矿山常用的空压机主要以活塞式为主,其次为螺杆式和滑片式。针对煤矿生产的具体情况,煤矿用空压机多选用活塞式和螺杆式空压机(压缩空气压力在0. 61~0. 81 MPa),其实际运行多存在以下问题,不能保证高效率,造成能源和经济浪费。
　　老旧式空压机运行效率低。长期运转使用的空压机设备老化、效率降低,旧式的活塞式空压机运行效率低下, 0~40 m3双螺杆式空压机空载节能效果较单螺杆式空压机差。
　　系统管网复杂和漏泄严重,矿井井型越大、矿井越深、开拓面布置越远其管网距离越远、效率越低。
　　由于空气压缩过程接近等温压缩时,其循环功耗最小,所以空压机系统冷却效果差,直接影响运行排气量且效率不高。风冷系统中空压机房空间小,热交换效率低,导致压缩机运行温升高;水冷系统中水质差、进水温度高直接影响到压缩机运行效率。
　　空压机传动和压缩部件存在间隙,压缩空气过程中有气体损失现象,直接影响到空压机排气量。
　　矿井所需压缩空气量是随时变化的,并不要求空压机(组)经常运行在额定工况下,空压机(组)排气量往往大于矿井用气量,造成能量损失。
　　油润滑式螺杆空压机后期维护所需经济费用大。润滑油、油气分离器、空气滤清器都要定期更23成果应用　总第120期换(不能反复使用),运行不经济。
　　选择使用高效率的空压机,及时更新老旧空气压缩机。空气压缩机的结构形式、制造质量对空压机的效率影响很大。由于螺杆式空压机较活塞式空压机在占用空间、运行效率、噪音和振动、耐久性和维护量等指标上均占有优势,所以近年来煤矿用空压机多选用螺杆式空压机。
　　常见螺杆式空压机有:单螺杆空压机和双螺杆空压机。单螺杆与双螺杆式空压机性能对比,见表1。从节能和运行经济的角度来看,采用无油润滑方式或内置变频控制的螺杆式空压机效果好。
　　无油润滑螺杆式空气压缩机主要特点是:维护简单、后期费用较有润滑式螺杆空压机少、振动噪音小;内置变频螺杆式空气压缩机的主要特点是:节能效果好、操作简单、保护完善、购置和维护费用高。
　　单螺杆与双螺杆空压机性能对比项目力的平衡效率装配性能维修性能外形尺寸单螺杆式空压机气体压力产生的轴向、径向力自动平衡中速效率高,空载效率较双螺杆高零件少、可独立装配主体机壳采用整体结构,星轮侧有大窗口,维修简单体积最小,结构紧凑,维修方便双螺杆式空压机气体压力产生的径向力无法平衡,轴向力由平衡活塞平衡高速效率高,空载效率低转子轴承负荷大,结构复杂,装配调整时需要专门工作场地转子轴承寿命短,更换须开机壳,工作量大主机体积小,但驱动装置空间被分隔选择合理的供气方式,减少压缩空气的泄漏。
　　目前矿井压缩空气系统,大都在地面设集中压缩空气站,通过管网向矿井各工作地点供气,系统管网复杂和漏泄严重,造成严重的电能浪费。因此,把这种传统的供气方式改为分散就近供气方式,以简化管路损失,节约能源,是非常必要的。
　　某些深井由于管网损失过大,使井下风动机械效率过低,采取分散就近供气方式可简化管网结构,减小输气长度、提高系统效率。以井深400 m矿井为例,地面空压机输出压缩空气压力为0. 65~0. 7 MPa,井下风动设备压力一般为0. 5 ~0. 6 MPa,压力损失大于0. 15MPa.采用分散式供气方式年节约电费40多万元。
　　提高冷却效果,减小阻力损失,降低功率消耗。因为空气压缩机在理想状态的等温压缩下效率最高,所以空压系统冷却效果也直接决定了空压机的效率。空压系统经常采用强迫风冷和水冷冷却方式,实际运行表明,水冷冷却效果更好,但由于循环水质、水量的不足其运行效果也不尽如人意。
　　保证冷却池系统循环水量和冷却塔(池)的冷却效率。系统冷却池容积应按不小于半小时系统所需冷却水量来考虑,根据公式Qw=Q'/C (T1-T2)(式中: Qw为空压系统要求所需冷却水量, kg/h;Q'为空气压缩系统总排气热量, J/h;C为水的比热(常数),取4 0200 J/(kg.℃);T1、T2为冷却水的进水、排水温度,℃,实际运行其冷却水进水、排水温差T1-T2在5~15℃)计算求得。
　　循环水冷却塔(池)是以空气为介质进行冷却,水气之间以对流传热的接触传热和水的蒸发散热。因此,冷却塔(池)的迎风面(或长边)应垂直于当地夏季主导风向,且对于冷却池,水不宜过浅,水位应控制在1. 5~2. 5 m,喷水冷却池水位控制在1~1. 5 m。
　　保证系统冷却水压。冷却水压不得低于0. 12MPa,但水压过大,容易造成冷器管道渗水,严重时可导致二级汽缸产生水击,甚至造成汽缸破坏事故,一般水压不宜超过0. 2MPa。
　　保证系统冷却水质。冷却水质不好可导致系统冷却管道结垢,严重影响系统冷却效果。空压机用冷却水一般要求为:中性(pH值在6. 5~9. 5范围内);悬浮物小于25 mg/L;有机物小于25 mg/L;含油量小于5 mg/L;水的碳酸盐硬度小于10 mg/L;系统排水温度不宜超过40℃(超过40℃水中盐类析出加剧)。
　　保证冷却水软化处理质量。冷却水软化方式有物理软化和化学软化。物理软化方式主要有:磁水器软化和电渗析方式。
　　磁水器软化水是通过磁化循环水中的钙镁离子,使其电荷和引力发生变化,从而改变晶体的结晶条件和结晶状态,使水垢变成松散的淤泥而不是结力很强的硬质水垢。
　　磁化处理过的水,尽量避免暴露在空气中或与空气接触,水中不宜有杂物(防止磁铁吸附造成磁场闭路,水流堵塞)。
　　电渗析法是在外加直流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对水中离子的选择透过性,使水中阴、阳离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极移动,从而达到净化作用。化学软化水常用到:离子交换法、六偏磷酸钠软化水方式。
　　离子交换法是利用离子交换剂,把水中的离子与离子交换剂(交换树脂)中可扩散的离子进行交换,使水得到软化的方法。
　　总之,企业要做到从体制机制入手,克服以往由于制度的缺失,企业自主创新能力引起的严重的缺陷,充分利用国外先进技术资源,依托重大工程项目,培育自主创新能力,开发具有自主知识产权的核心技术。
　　依据先进的管理手段,做到妥善处理好引进先进技术与自主创新之间的关系,把吸引外商投资与产业产品结构的调整优化结合起来,制定相应的规划与调控政策,引导外资更多地投向高新技术产业和现有企业的技术改造。要加强一些关键性、战略性技术领域的消化吸收和自主创新力度,加大研究与开发的投入力度,才能增强持续创新的能力。

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