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                      乳化液集中配比供液站的工藝方案與系統組成詳談

                      乳化液集中配比供液站的工藝方案與系統組成詳談

                      產品說明:新陽能源結合工作面需液要求,建設了乳化液集中配比供液站。該系統應用反滲透膜水處理技術設計了井下水處理裝置,研制了變頻條件下的乳化液自動配比裝置,配比出的乳化液濃度符合要求,保證綜采支架的正常使用。

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                      • 產品說明

                              摘 要  因井下水質差,人工配比出來的乳化液精度低,影響液壓設備性能,通過在井下安裝水處理與變頻條件下乳化液自動配比一體化裝置,建設乳化液集中供液站,將配比好的乳化液輸送到各個工作面,有效地保護了綜采支架各元件,提高了其使用壽命。該系統實現了地面調度室遠程控制,已在新陽能源井下穩定運行,取得了良好效果。

                       
                      乳化液是煤礦液壓設備的傳動介質,在液壓系統中起血液作用,乳化液濃度過高或過低都不利于設備性能的發揮。山東新陽能源有限公司(以下簡稱新陽能源)井下水質較差,具有較強堿性,配比出來的乳化液對綜采支架元件腐蝕較大,支架經常出現串漏液現象,嚴重影響了安全生產。為此,新陽能源結合工作面需液要求,建設了乳化液集中配比供液站。該系統應用反滲透膜水處理技術設計了井下水處理裝置,研制了變頻條件下的乳化液自動配比裝置,配比出的乳化液濃度符合要求,保證綜采支架的正常使用。
                       
                      1 工藝方案
                      乳化液集中配比供液站主要由預處理系統、反滲透系統、乳化液自動配比系統、乳化液輸送系統、遠程集中控制系統等組成,見圖 1。各系統由相應的設備或裝置組成,見圖 2。
                       
                      該系統中,礦井水(以下統稱原水)通過處理后成為符合要求的純凈水。乳化油經投加裝置與純凈水配比成為符合要求的乳化液,并進入乳化液箱,由離心泵打壓至采區泵站水箱,供各個工作面使用。
                      設備安裝示意圖
                      2 乳化液集中配比供液站組成
                      2.1 預處理系統
                      預處理系統由原水箱、原水泵、錳砂過濾器、活性炭過濾器等組成,它的作用是去除原水中粒度大于 20 μm 的機械雜質以及經過絮凝的小分子有機物和部分的膠體,使出水濁度≤ 5mg/L。
                       
                      2.1.1 原水箱
                      原水箱是一個容積為 15m 3 的水箱,水箱采用304 不銹鋼拼接而成,水箱內安裝了電磁閥自動補水裝置,當水箱內低水位時自動補水。原水采用老空水,老空水經過采空區層層凈化,水質較好,一方面減少了礦井排水費用,另一方面也提高了原水水質。
                       
                      2.1.2 原水泵
                      原水泵是不銹鋼立式多級離心泵,流量為 20m 3 /h,揚程 47m,所配電機功率為 5.5kW。原水泵的作用是為預處理系統提供壓力 0.4 MPa 左右原水。
                       
                      2.1.3 錳砂過濾器、活性炭過濾器
                      錳砂過濾器、活性炭過濾器(統稱粗過濾裝置)是粗濾的主體。材質是玻璃鋼,其內壁采取了防腐襯膠處理,下部采用濾帽方式布水。共設置 2 臺錳砂過濾器、2 臺活性炭過濾器。
                       
                      錳砂、活性炭過濾器尺寸為Φ1000×1850mm,可承受壓力≤ 0.6 MPa。錳砂過濾器中裝有不同規格的各種顆粒型錳砂,以去除水質中各種顆粒型等比較大的懸浮物,從而降低后續設備的運行負荷?;钚蕴窟^濾器內裝有果殼類活性炭,其主要目的是除去水質中的色度、異味等。4 臺過濾器內部濾料總填裝高度為 1m,每臺過濾器ding端裝有手動控制閥,可進行反洗。
                       
                      2.2 反滲透系統
                      反滲透系統是整個水處理裝置的核心部分,它由精密過濾器、高壓泵、反滲透膜及膜殼、阻垢劑投加裝置、閥組及流量計組成。
                       
                      2.2.1 精密過濾器
                      精密過濾器被安裝在反滲透系統的框架上,它是由不銹鋼壓力容器、15 支聚丙烯噴熔濾芯(長1016m,過濾精度 5μm)、排污閥和排氣閥組成。該壓力容器尺寸為 Φ2325×1000 mm,其承受壓力≤ 0.6 MPa。
                       
                      精密過濾器的主要作用是濾除掉水中所含的直徑大于 5μm 的細微雜質,以進一步確保反滲透系統的運行安全。
                       
                      2.2.2 高壓泵
                      高壓泵是不銹鋼立式多級離心泵,流量為20m 3 /h,揚程 142 m,所配電機功率為 15 kW。高壓泵的作用是為反滲透系統提供壓力 1.5MPa左右原水。
                       
                      2.2.3 阻垢劑投加裝置
                      阻垢劑投加裝置由投加泵及阻垢劑箱組成。主要作用是向凈化的水中投加阻垢劑,以防止這些鈣、鎂離子生成的難溶性的鹽在反滲透系統中膜表面上沉淀結垢,從而影響膜的使用壽命。
                       
                      2.2.4 反滲透膜及膜殼
                      反滲透膜規格為 CPA3-8040,共 9 支。膜殼采用的是玻璃鋼壓力容器,其承受壓力為 2.5 MPa,接口為側聯式卡套聯接,數量為 3 支,每支這樣的膜殼共裝有上述反滲透膜 3 支。
                       
                      反滲透膜及膜殼組成的單元被稱為膜組件,本凈化水裝置共使用了 3 個這樣的膜組件,它們呈豎式排列。兩段的凈水從每只膜殼一端的中心孔排出,共同匯集在一起向純水箱輸送,流量為 10m 3 /h。
                       
                      2.2.5 閥組及流量計
                      閥組由高壓泵進水球閥、高壓泵出水節流閥、濃縮水節流球閥等組成,安裝在相應管路上。流量計由凈水流量計、濃縮水流量計等組成,安裝在相應管路上。本系統的產水量是由“濃縮水節流閥”來調定的。
                       
                      2.2.6 純水箱
                      純水箱是一個容積為 15m 3 的水箱,水箱采用304 不銹鋼拼接而成。該水箱作用是儲存凈化水,為后續乳化液配比提供水源。
                       
                      2.3 乳化液自動配比系統
                      乳化液自動配比系統由乳化液油箱、計量泵、流量計、乳化液箱等組成,它能自動配比出符合濃度要求的乳化液。
                       
                      2.3.1 乳化液油箱
                      乳化液油箱是一個容積為 3m 3 油箱,油箱采用304不銹鋼拼接而成。該油箱的作用是儲存乳化油,為后續乳化液配比提供乳化油。
                       
                      2.3.2 計量泵
                      該計量泵為變頻式計量泵,流量 1000 L/min,電壓 380 V,功率 0.75 kW。計量泵的作用是將乳化油油箱中的乳化油投加入系統中,以實現乳化液的配比。
                       
                      2.3.3 流量計
                      在水和乳化油管路中都裝有流量計,來實時監測水和油的流量狀態。通過 PLC 的計算,準確實現配比出來的乳化液濃度保持在設定的范圍之內。
                       
                      2.3.4 乳化液箱
                      乳化液箱是一個容積為 15m 3 液箱,液箱材質采用 304 不銹鋼拼接而成。液箱內設計有液位傳感器,低液位時配比系統運行,高液位時配比系統自動停止。
                       
                      2.4 乳化液集中輸送系統
                      該系統由一臺多級泵、流量計、管路等組成,多 級 泵 型 號 為 MD85-45×3, 流 量 85m 3 /h, 揚 程135m,功率 55 kW,管路為 DN50 鍍鋅鋼管。該系統的作用主要是向各采區泵站集中輸送配比好的乳化液,然后由采區泵站輸送至回采工作面。
                       
                      2.5 遠程集中控制系統
                      該系統由顯示屏、檢測元件、執行元件、傳輸線路等組成,具有就地和遠程控制功能??梢詫崟r顯示系統中的配液濃度、配液量、各個工作面用液量、設備運行時間等參數,具有數據儲存及上傳功能,并實現在地面調度室遠程控制系統的運行。
                       
                      3 運行結論
                      該乳化液集中配比供液站已在新陽能源井下穩定運行,達到了設計要求。
                       
                      該系統采用了變頻條件下的自動配比,并采用紊流技術,使配比準確度有了顯著提高,增強了液壓支架的潤滑度及防腐性能,減少了設備的維修費用,延長了設備的使用壽命。該系統采用了集中配液,并通過井下分支機構輸送到各個工作面,實現了工作面乳化液的集中供應。
                       
                      4 效益分析
                      使用該系統可減少液壓支架各部件損壞量及乳化油的用量。
                      (1)按一個工作面計算:
                      ① 減少推移維修 10 個 / 月,費用 3.0 萬元 / 月;
                      ② 減少閥組維修 7 個 / 月,節約 1.75 萬元 / 月;
                      ③ 減少立柱維修 10 個 / 月,節約 5.9 萬元 / 月;
                      ④ 減少了兩名維修人員,每人每月按 4500 元計算,節約人工費用 0.9 萬元 / 月;
                      ⑤ 節約乳化油 800 kg/ 月,節約費用 0.51 萬元;共計節約費用 12.06 萬元 / 月。
                      (2)目前該乳化液集中配比站供 2 個工作面使用,每月可節約 24.12 萬元,每年可節約 289.44萬元。
                       
                      5 結束語
                      該乳化液集中配比供液站投入使用后將極大提高泵站的工作性能,提高效率,減少液壓支架的維修費用,減輕工人的勞動強度,具有較大的經濟效益和社會效益,極具推廣價值。
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