煤矿能耗现状分析及节能技术发展方向.pdf

第37卷第5期 煤 炭 科 学 技 术 Vol137 No15 2009年5月Coal Science and TechnologyMay 2009 煤矿能耗现状分析及节能技术发展方向 张 少 波 煤炭科学研究总院 南京研究所,江苏 南京 210018 摘 要为有效实施煤矿节能降耗战略,系统调研和分析了我国煤炭企业的能耗情况,通过对煤矿 采掘、运输提、支护、通风、排水等大型电力驱动装备及照明系统能耗的调研及分析,揭示了 我国煤炭企业能源消费结构及生产过程中主要的高能耗工序和装备。据此提出了我国煤炭企业亟待 研究的3个节能技术发展方向① 进行空压机、运输提升装备、锅炉和排水大泵等煤矿主要 高耗能装备的节能性研究;② 开展煤矿能耗监测、评估技术研究和机构的建立;③ 开展煤矿照明节 能技术研究和实施煤矿绿色照明工程。 关键词能耗;高耗能装备;照明;节能技术;发展方向;煤矿 中图分类号TD9 文献标志码 A 文章编号 0253 - 2336 2009 05 - 0083 - 03 Energy Consumption Status Analysis and Energy Saving Technology Development Tendency in CoalM ine ZHANG Shao2bo Nanjing Research Institute, China Coal Research Institute, Nanjing 210018, China Abstract In order to effectively implement the mine energy saving and consumption reducing strategy, the paper systematically investiga2 ted and analyzed the energy consumption of the coal enterprises in China. W ith the investigation and analysison the energy consumption of the coalmining, mine roadway excavation, mine transportation hoisting , roof support, mine ventilation, water drainage, large electric driving equipment and the illumination system, the paper showed the energy consumption structure and the high energy consumption se2 quence and equipment in the coal enterprises in China. Based on the circumstances, the paper provided three energy saving technical de2 velopment directions to be studied byChina coal enterprises . Theywould be①Studyon the energy savingsof air compressors, transporta2 tion hoisting equipment, boilers, large water drainage pump and the main high energy consumption equipment in the mine,②to have a mine energy consumption monitoring and measurement, a study on the uation technology and the establishment on the organization; and③to have a study on the mine illumination energy saving technology and mine green illumination project . Key words energy consumption; high energy consumption equipment; illumination; energy saving technology; development tendency; coalmine 基金项目煤炭科学研究总院科技发展基金资助项目2006CX20 我国是世界上煤炭储量分布最多的10个国家 之一,煤炭在我国国民经济中处于重要地位。但我 国煤炭生产过程中存在较严重的能源效率低下问 题,阻碍了煤炭工业健康、持续与和谐发展。主要 表现在发展模式传统、粗放,开采过程中煤炭资 源浪费严重,能效低,能源转换中能耗大、损失 多,煤矿全员效率低,节能监测、评价缺位 [1 - 4 ]。 因而开展煤矿节能技术研究具有重要意义。本文在 对某矿业集团调研的基础上对我国煤炭企业面临的 节能形势和任务进行分析,揭示了我国煤炭企业能 源消费结构及生产过程中高能耗工序,以此为基础 提出了我国煤炭企业节能技术的主要研究方向。 1 我国煤炭企业能源消费结构 为了系统了解我国煤炭企业的能耗情况,首先 了解我国煤炭企业的能源消费结构。经对某矿业集 团能耗情况调研,清晰地了解了该矿业集团的能源 消费结构,见表1。该矿业集团2006年外购能源 38 2009年第5期 煤 炭 科 学 技 术 第37卷 费用比例为电力占92194 ,柴油占5123 ,汽 油占1124 ,水占0158。 表1 某矿业集团公司2006年能源消费结构 能源种类实物量 等价值 吨标煤比例/ 当量值 吨标煤 比例/ 煤/t194 176138 70024175138 70050156 电/万kWh101 77113411 15673137125 07745160 柴油/t5 8998 59511538 5953113 汽油/t1 320191 94401351 9440171 水/m315 375 205 入选原煤/t8 438 0386 027 2916 027 291 选煤能源消 费量/t标煤 1 497 6881 485 116 吨煤产量耗能情况和万元产值耗能情况如下 吨煤综合能耗/t标准煤01008 吨煤综合耗电量/kWh39183 吨原煤生产耗电量/kWh30139 精煤产率/55191 选煤电力单耗量/ kWht- 18183 选煤洗耗率/27142 万元产值综合能耗/标准煤0122 万元工业增加值综合能耗/t标准煤0139 万元工业增加值电耗量/kWh2 000 煤炭生产主业与非煤产业耗能情况见表2。 表2 某矿业集团煤炭生产主业与非煤产业各自耗能情况 用能产业 电力/ 亿kWh 煤炭/ 万t 水/ 万t 汽油/ 万t 柴油/ t 煤炭主业合计7188111 12601090124 非煤产业合计213111341201040135 电力是企业主要的外购能源,该矿业集团电力 消费动态情况见表3。 表3 某矿业集团 “ 十一五 ”期间电力消费动态分析 年度原煤产量/万t入选原煤量/万t电力消费/亿kWh 20062 1951 0101216 20072 4551 0101411 20082 4551 4931411 200932 6651 4931511 201033 0002 0781710 注3 为预测。 该矿业集团的热力系统由该企业的工业锅炉构 成,主要用于该企业冬季取暖和全年洗浴,消耗的 燃料为各煤矿的自产煤。其 “ 十一五 ”期间工业 锅炉消费动态分析见表4。分析表1 表4,对我 国具有一定开采历史的矿业集团用能情况及规律就 会有较明晰的认识。 表4 某矿业集团 “ 十一五 ”期间工业锅炉消费动态分析 年度原煤产量/万t自用煤/万t 20062 1952510 20072 4552715 20082 4552715 2009 预测 2 6653010 2010 预测 3 0003610 1 从该矿业集团的整体能源消费结构看,矿 业集团日常消耗的煤、电、油柴油、汽油、水 能源中,以煤、电为主,分别占总用能的24175 和73137 ,而又以电力消耗为最大;从矿业集团 外购能源情况看,主要以电力为主,占外购能源总 费用的92194。 2 从煤炭生产和煤炭深加工耗能情况看,吨 煤生产综合耗电量39183 kWh,选煤耗电量8183 kWh/t,以煤炭生产耗电量为大。 3 从该矿业集团的煤炭主业和非煤产业的耗 能情况来看,煤炭主业耗电量是非煤产业的314 倍;耗煤量是非煤产业的017倍;耗水量是非煤产 业的217倍;柴油耗量是非煤产业的213倍;汽油 耗量是非煤产业的017倍。因此,煤矿主业消耗的 外购能源多,尤以电力为主;而非煤产业消耗的主 要是自产的煤炭和外购的汽油。 4 矿业集团的热力系统消耗的主要是自产的 煤炭,而且随着矿业集团煤炭产量的增加而增加。 2 煤炭企业生产过程耗电分析 在煤炭生产过程中,电力主要用于煤炭采掘过 程中驱动相关的机械装备完成作业动作,基本集中 在提升通风、排水、运输、空 压、热锅炉、采掘、洗选等作业工序中。在 年产量为2 000万 ～3 000万t、下属有12～17个 新老煤矿的矿业集团中,较大型的电力驱动装备数 量一般为700～800台,设备在各工序中的分配数 量及电耗情况见表5。 48 张少波煤矿能耗现状分析及节能技术发展方向2009年第5期 表5 煤矿生产主要工序中较大型电力驱动装备耗能情况 系统装备数量 总装机容量/ 万kWh 预计年节能 量/万t标准煤 提升50台416411 通风78台319111 排水大泵152台1016015 运输90台114015 空压机109台2710213 热力198台117013 分选10条线 采掘机械30台1210013 由表5可见 1 从煤矿生产过程各工序中的装备数量来 看,以热、排、空、运、通、提、采掘为序依次减 少,即以锅炉、排水大泵和空压机为较多。 2 从煤矿生产过程各工序中的装备电力驱动 总装机容量来看,以空、采掘、排、提、通、热、 运为序依次减少,即以空压机、采掘装备、排水大 泵、提升装备等耗能较多。 3 从煤矿生产过程各工序中的装备预计存在 的节能潜力来看,以提、空、通、排、运、热、采 掘为序依次减少,即提升装备、空压机、通风装备 等进行节能改造的潜力较大。 综上所述,空压机、提升装备、锅炉和排水大 泵等装备是煤矿中耗能较大、节能潜力亦大的高耗 能装备。 3 煤矿照明系统耗电分析 我国煤矿是特殊的照明场所,也是工业企业中 重要的照明用电消费终端。主要表现在 1 无自然光源,连续照明时间长。我国井工 煤矿实行不间断照明,年累计照明时间可达8 760 h [5 ]。较地面上的工业企业照明设施 ,煤矿井下的 照明用电时间至少需延长2倍,相应的照明用电比 例要高于全国照明用电,占全国总发电量的12。 2 照明范围广、区域大。我国巷道总长超过 3万km,每个矿山地下巷道总长一般为20～30 km [6] ,而且用途不同,几何尺寸不等,照明区域 大,范围广。若采用白炽光源和气体放电光源的煤 矿灯具,全国煤矿巷道照明年耗电可达5亿 ～10 亿kWh。 3 传统光源耗电、低效。我国煤矿井下照明 系统多数仍以传统光源为主,如白炽光源灯具寿命 一般在1 000～1 500 h,功率一般为60W;气体放 电光源灯具寿命一般在2 000～5 000 h,功率一般 为20 W,支架灯和投光灯功率一般为125 W,上 述光源和灯具寿命短、能耗高、照明效果差,造成 煤矿井下照明灯具更换频繁,影响安全高效生产。 4 煤矿优质照明器材缺乏。目前采用节能新 光源新型煤矿节能照明灯具仍处于发展初期,投放 市场的新型煤矿节能照明灯具还存在品种不全、质 量不稳定、标准不健全等多方面的问题。造成有些 煤炭企业虽已注意到煤炭企业照明节电的重要性并 开始启动了照明节电改造工程,但囿于缺乏优质的 煤矿节能型照明灯具,而难以取得满意的效果。 因此,我国井工煤矿照明具有十分可观的节电 潜力,并需要巨大的技术推力予以完善和实现。 4 煤炭企业亟待开展的节能技术研究方向 根据以上分析,我国煤炭企业在能源消费结构 中和外购能源构成比例中电力消费均处于最为突出 的地位。因此,为达到煤矿有效的节能效果,需优 先解决的问题和有效的技术途径、科技创新研究方 向应集中在以下3个方面。 1 煤矿高耗能装备的节能型改造或节能型煤 矿机械装备的研究。主要是针对空压机、提升装 备、锅炉和排水大泵等煤矿中耗能较大、节能潜力 亦大的高耗能装备,进行节电改造,并且达到安 全、先进、节电、高效的综合要求。 2 煤矿能耗监测、评估技术研究。研究煤矿 能耗监测方法和装备;建立煤矿能耗法定监测机 构,促进煤炭企业不断提高节能水平。 3 我国井工煤矿由于存在连续照明时间长、 照明环境复杂、照明光源耗电等问题而成为工业企 业中重要的照明用电消费终端,我国井工煤矿照明 具有十分可观的节电潜力和技术创新需求。因此, 加强煤矿绿色照明技术研究,探讨煤矿井下照明理 论,研制煤矿井下优质节能照明光源、灯具和控制 系统,使得煤矿井下照明不仅节能而且质量有较大 提高。同时,应发展先进的、自动化的采掘装备和 工艺,进行煤炭企业资源综合利用技术研究和煤矿 节能型原煤深加工系统研究,从而达到煤矿的清 洁、低耗和安全生产。 下转第89页 58 闫振东寺河矿综采面国产大采高装备可靠性分析2009年第5期 3 国产大采高设备配套的可靠性分析结论 311 工作面生产效益分析 寺河矿2303工作面第一阶段工作面长135 m 共回采了56 d,推进340 m,工作面平均采高 416 m;平均日产量7 504 t,最高日产量17 496 t, 日产超过万吨天数为17 d,占2718。第二阶段 工作面长度226 m共回采60 d,推进270 m, 平均日进尺415 m,工作面平均采高513 m;平均 日产量8 779 t,最高日产量13 534 t,日产量超过 万吨天数为21 d,占3510。工作面平均回采工 效8718 t/工,取得了很好的经济效益。 312 国产大采高装备应用可靠性 以国产装备为主的大采高技术在寺河矿的使用 效果良好,在生产中也暴露出一些问题,主要有以 下7方面建议和结论 1 国内大采高设备的机械制造质量基本能满 足要求,如工作面刮板输送机、可伸缩带式输送机 等选用进口减速器,配合国产电机可以取得较好的 使用效果。但国产设备关键部件的可靠性不足。 2 液压支架制造质量比较可靠,国产的515 m大采高液压支架适用效果良好。 3 在目前国产大功率采煤机实际使用效果不 明确的情况下,对大采高、大功率的采煤机首选进 口采煤机为主,比如美国产的7LS5采煤机、德国 产的SL500型采煤机。目前国内有关厂商生产的大 功率采煤机正在各个矿进行试用,具体使用情况还 有待进一步检验和改进。 4 对于大功率设备首选高电压电器设备,目 前国外大功率设备供电电压都已达到3 300 V,国 内3 300 V电器设备也已经开始应用,对于大功率 设备高电压设备可靠性要高。 5 提高工作面外围系统的可靠性,简化运输 系统,也是保证工作面设备正常运转的重要因素。 6 提高工作面的管理水平,特别是工程质 量。如泵站压力过低、支架拉架不成直线,刮板输 送机推移不平直。 7 寺河矿3号煤层平均厚度为610 m以上, 采用515 m大采高装备采高最大仅能达到513 m, 资源损失较大。目前寺河矿在总结国产设备装备首 采面开采经验的基础上,改进研制了612 m国产大 采高设备,开采效果很好。 参考文献 [1] 魏 同 1煤矿总工程师工作指南[M ].北京煤炭工业出 版社, 1988. 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