矿井及选煤厂可行性研究报告_18.doc
矿井及选煤厂可行性研究报告第 八 章 节能减排 第一节 项目能消耗 一、矿井生产消耗能的种类 二号矿井属于能原材料类基础性工业项目，煤矿自身消耗的能种类以电力为主、其次有煤炭、成品油等。二、 矿井生产消耗能的数量 二号矿井生产所消耗的能种类和数量详见表 8-1-1。表 表 8 8- -1 1- -1 1 消耗能的种类和数量统计表 序 号 消耗能种类 单 位 数 量 备 注 1 电 力 kW.h/a 217011312 吨煤电耗 27.13kW.h 2 柴 油 L/a 2310000 无轨胶轮车用 3 煤 炭 t/a 15090 锅炉房用 第 二 节 节能措施 一、矿井开拓与开采节能措施及效果评价 1.工业场地选择与占地 (1) 工业场地选择原则充分考虑节能因素 有利于矿井外部运输、销售，交通运输便利，尽量靠近铁路，以减少运输过程的能耗。 井下开拓布置系统简单合理，井巷工程量省，投资少，建井工期短，节约建设和生产期间能耗。 工业场地少占良田，少压煤，提高资利用率。 利于地面设施布置，场地地形平缓，土石方工程量小，且无不良工程地质现象。(2) 工业场地选择 矿井工业场地的选择受地形、交通、煤层赋存特征、煤的外部运输方向的影响。原 设计的工业场地位于煤化工工业园区百米能大道、乌横公路和井田的东部边界之内，地面标高+1127.4+1144.9m，北侧为风积沙形成的波状沙丘，南侧为耕地，地势平坦。本矿井工业场地内已施工部分建筑物，原设计的主、副、回风立井已经施工至车场水平，鉴于此种现状，本设计利用“已施工的建筑物和井筒”等工程，不再考虑选择工业场地。2.开拓部署与巷道布置 尽量减少开拓工程长度，降低提升运输高度，节约矿井建设和生产期间电力及其他原材料使用量，为矿井开拓部署与巷道布置设计的主要原则之一，为此设计主要从以下几个方面采取节能措施：(1) 矿井采用立井开拓，减少提升电力消耗 井田内可采煤层埋藏较深，设计采用立井方式开拓全井田，减少提升环节，节约动力消耗。(2) 简化优化开拓部署，减少运输环节 矿井开拓布署和主、辅运输系统简单。设计采用大巷条带式开采，井筒落底后即布置开拓大巷与井底车场之间联系简单、方便，从而降低了主、辅运输系统设备的能消耗。采用胶带运输机运输煤炭，井下辅助运输为无轨胶轮车,运输环节少。(3) 井下巷道布置以煤层巷道为主 除井筒、煤仓及其它硐室位于岩石中为全岩巷外，其余巷道基本全部位于煤层，并根据具体情况分别采用了矩形、半圆拱形断面形式，最大限度地减少岩石工程量。矿井正常生产期间，可以采用机械化掘进，从而减少了巷道掘进施工时的能消耗。3.采煤方法与采掘设备 适宜的采煤方法是建设安全高效矿井的关键。影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。合理的采煤方法及工作面装备应该既能满足矿井生产能力的要求，提高矿井资回收率，又能合理的减少能消耗，为此设计中主要采用以下措施体现节能的原则：(1) 提高矿井机械化装备水平，提高矿井生产效率，提高资回收率，总体上降低矿井单位产量能消耗。设计根据初期开采煤层厚度和开采技术条件，采用综合机械化一次采全高采煤方法，工作面设备主要采用先进采煤设备，目的是提高资的回收率，提高矿井生产效率，节约矿井能耗。(2) 合理配套综采工作面配套设备 设计矿井移交两个综采工作面以保证8.0Mt/a生产能力，工作面刮板输送机、转载机、破碎机及工作面可伸缩胶带输送机均按峰值运输能力配套，在满足工作面生产需要的前提下，适当控制设备额定功率，通过提高开机率来保证矿井生产能力，有利于提高全矿功率因数。4.矿井开拓减排 本井田内煤层开采范围内无其它有益伴生资。井下矸石不出井，掘进煤和和少量矸石混合直接上带式输送机运输系统，由主立井箕斗提升至地面生产系统；大部分掘进矸石通过矸石充填胶带输送机进行破碎后，混入带式输送机煤流系统后出井。二、矿井主要设备节能措施及效果评价 (一) 带式输送机煤炭运输系统 1井下煤炭运输系统节能 3-1 煤 工作面来煤由工作面顺槽可伸缩带式输送机转载至 3 -1 煤中央大巷带式输送机；3-1 上 煤 102 工作面来煤由工作面顺槽可伸缩带式输送机，通过 3 -1 上 煤 102 工作面溜煤眼转载至 3-1 上 煤中央大巷带式输送机，两个工作面来煤汇至 3 -1 煤中央大巷带式输送机。3-1 煤中央大巷带式输送机由 3 -1 煤中央大巷一部带式输送机和 3 -1 煤中央大巷二部带式输送机搭接组成，通过 3-1 煤中央大巷带式输送机运至一号井底煤仓上口，经破碎机破碎后由配仓带式输送机配至一、二号井底煤仓（直径均为 10m，仓容均为 3000t）。井下原煤通过一、二号井底煤仓缓冲后，一号井底煤仓由仓下带式给煤机给至两台装载带式输送机，再由两套箕斗定量装载设备定量后装入箕斗，经一号主立井一对 40t 立井提煤箕斗提升至地面；二号井底煤仓由仓下带式给煤机给至两台装载带式输送机，再由两套箕斗定量装载设备定量后装入箕斗，经二号主立井一对 40t 立井提煤箕斗提升至地面。矿井井下主运输系统为带式输送机连续运输系统，设备数量少、环节简单、运行可靠，因此能达到较好的节能效果。2.井下煤炭运输系统各带式输送机主要参数 矿井设计生产能力 8.0Mt/a，矿井工作制度设计年工作日 330d，井下 4 班作业，日净提升时间 18h。根据矿井开拓布置及工作面装备情况，井下煤炭运输系统各部带式输送机主要参数如下：(1) 3-1 煤中央大巷一部带式输送机：输送量为 Q=4000t/h，带宽 B=1600mm,带速 V4.5m/s，倾角δ= 0.5160°， 机长 L=2534m，电机功率 N=3 _1000kW。(2) 3-1 煤中央大巷二部带式输送机：输送量为 Q=4000t/h，带宽 B=1600mm,带速 V4.5m/s，倾角δ= 0.5°， 机长 L=3260m，电机功率 N=3 _1000kW。(3) 3-1 上 煤大巷带式输送机：输送量为 Q=1500t/h，带宽 B=1400mm,带速 V3.15m/s，倾角δ=0.3°，机长 L=2720m。电机功率 N=2 _500kW。3.驱动系统 井下煤炭运输系统中各带式输送机均采用 1140V 低压防爆变频驱动方式，该驱动方式不但能实现软启动，低速验带要求，综合效率比一般机械传动高，同时经过现场长期运行实践经验，系统稳定可靠。4.工序能耗 (1) 3-1 煤中央大巷一部带式输送机：输送量为 Q=4000t/h，带宽 B=1600mm,带速 V4.5m/s，倾角δ=0.5160°，机长 L=2534m。根据确定的参数经过计算其功率N=3 _1000kW。工序能耗计算 设计用电量：W=P 0 _330 _18 式中：P 0 -带式输送机轴功率，kW·h； W=P 0 _330 _18=2205 _330 _18=13097700 设计吨煤电耗：W 0 =W/Q 式中：Q-矿井生产能力，t/a； W 0 =W/Q=13097700/21120_0=0.620 当量提升高度：H d =F H /（q G ·g） 式中：F H -带式输送机输送物料及输送带和上下承载分支托辊旋转所产生的阻力总和，N； q G -每米长度输送物料质量，kg/m； H d =F H /（q G ·g）=499950/（247 _9.81）=202.15 带式输送机工序能耗：E 带 =W 0 _100/(H+H d ) 式中：E-带式输送机工序能耗，kWh/(t·hm) H-设计带式输送机垂直提升高度，m； H d -设计带式输送机当量提升高度，m； E 带 =W 0 _100/(H+H d )=0.620 _100/（70+202.15）=0.230.38，工序能耗满足煤炭工业矿井节能设计规范（GB51053-20_）中的要求。(2) 3-1 煤中央大巷二部带式输送机：输送量 Q=4000t/h，带宽 B=1600mm，带速 V4.5m/s，机长 L=3235m，倾角δ=0.5°，根据确定的参数经过计算其功率 N=3 _1000kW。工序能耗计算：设计用电量：W=P 0 _330 _18 式中：P 0 -带式输送机轴功率，kW·h； W=P 0 _330 _16=2187 _330 _18=12990780 设计吨煤电耗：W 0 =W/Q 式中：Q-矿井生产能力，t/a； W 0 =W/Q=12990780/21120_0=0.615 当量提升高度：H d =F H /（q G ·g） 式中：F H -带式输送机输送物料及输送带和上下承载分支托辊旋转所产生的阻力总和，N； q G -每米长度输送物料质量，kg/m； H d =F H /（q G ·g）=495730/（247 _9.81）=20_.28 带式输送机工序能耗：E 带 =W 0 _100/(H+H d ) 式中：E-带式输送机工序能耗，kWh/(t·hm) H-设计带式输送机垂直提升高度，m； H d -设计带式输送机当量提升高度，m； E 带 =W 0 _100/(H+H d )=0.615 _100/（37+20_.28）=0.26 0.38，工序能耗满足煤炭工业矿井节能设计规范（GB51053-20_）中的要求。(3) 3-1 上 煤大巷带式输送机：输送量为 Q=1500t/h，带宽 B=1400mm,带速 V3.15m/s，倾角δ=0.3°，机长 L=2720m。根据确定的参数经过计算其功率 N=2 _500kW。工序能耗计算 设计用电量：W=P 0 _330 _18 式中：P 0 -带式输送机轴功率，kW·h； W=P 0 _330 _16=689 _330 _18=4092660 设计吨煤电耗：W 0 =W/Q 式中：Q-矿井生产能力，t/a； W 0 =W/Q=4092660/7920_0=0.517 当量提升高度：H d =F H /（q G ·g） 式中：F H -带式输送机输送物料及输送带和上下承载分支托辊旋转所产生的阻力总和，N； q G -每米长度输送物料质量，kg/m； H d =F H /（q G ·g）=190562/（132.3 _9.81）=146.83 带式输送机工序能耗：E 带 =W 0 _100/(H+H d ) 式中：E-带式输送机工序能耗，kWh/(t·hm) H-设计带式输送机垂直提升高度，m； H d -设计带式输送机当量提升高度，m； E 带 =W 0 _100/(H+H d )=0.517 _100/（18+146.83）=0.3140.38，工序能耗满足煤炭工业矿井节能设计规范（GB51053-20_）中的要求。5.其它主运输设备节能 带式输送机所选输送带均在满足要求的情况下为质量最小的输送带，因此可使带式输送机运行阻力降至最小，电力损耗最少。带式输送机的张紧均选用液压自动张紧系统，保证输送机正常运转情况下所需最小带张力，能够延长整机及输送带的使用寿命，张紧的液压系统有储能保压装置，在一定的工作压力范围内使张紧系统正常工作，只有在压力下降至工作压力最低值时才开启油泵电机加压至工作压力上限时自动停止，在张紧过程中动力消耗小、节省电能。设有制动器的带式输送机正常运行时制动器闸块与制动盘不接触，此时电耗仅为开启闸块的电耗，制动时释放油压利用弹簧压力压紧闸块而实现制动功能，其液压系统设置储能保压装置，当工作压力下降到下限时，油泵电机启动升压，当油压达到工作压力上限时，油泵电机停止工作，因此节约电力消耗。(二) 矿井提升设备及节能措施 1.主立井提升设备 一、二号主立井提升设备各设置一套提升系统担负矿井煤炭提升任务，提升容器均为一对载煤量 40t 提煤箕斗。各选用一台 JKM-5 _6(IV)型多绳摩擦式提升机，配恒减速液压站，提升速度 11.78m/s，每台提升机配置两台交流变频同步电动机，每台功率320_kW，电压 6000V。计算一、二号主立井提升机工序能耗为 0.428kW·h/（t·hm），低于煤炭行业在用提升机节能监测判定标准值 0.51kW·h/（t·hm），符合节能要求。2.副立井提升设备 副立井提升设备由非标双层特大罐笼+平衡锤提升系统(1#提升系统)提升设备，和非标双层大罐笼+平衡锤提升系统（2#提升系统）提升设备组成。副立井提升设备担负矿井井下人员，材料，矸石，设备等全部辅助提升任务。1#提升系统选用Φ5m6 绳井塔式多绳摩擦提升机一台，提升速度 9.42m/s，配置一台交流变频同步电动机，功率 3000kW，电压 3150V。2#提升系统选用 JKM-4 _6PIII 型井塔式多绳摩擦提升机一台，提升速度 9.42m/s，配置一台交流变频同步电动机，功率 1400kW，电压 6000V。1#提升系统计算提升机工序能耗为 0.433 kW.h/（t.hm），低于煤炭行业在用提升机节能监测判定标准值 0.57kW.h/（t.hm），符合节能要求。2#提升系统计算提升机工序能耗为 0.235kW.h/（t.hm），低于煤炭行业在用提升机节能监测判定标准值 0.57kW.h/（t.hm），符合节能要求。3.提升设备能耗分析p 主立井采用双容器提升系统；副立井采用两套提升系统，分别为特大罐笼+平衡锤提升系统和大罐笼+平衡锤提升系统，以减少提升机运行次数，降低提升机运行电耗； 为抵消钢丝绳的自旋转扭力，减轻罐耳对罐道造成的单侧压力，降低提升容器的运行阻力，提升钢丝绳选型按左向捻、右向捻各一半配置。主、副立井提升系统均采用静力平衡提升系统，设置尾绳，以降低提升静阻力； 主、副立井提升设备提升速度均在经济速度范围内。提升电动机均选用交流变频电动机，起动电流小，起动平稳，减小对电网冲击影响，在提升机频繁起动过程中电耗损失小，有良好的节电效果。主、副立井主要提升电动机均与提升机直接联接，取消减速机，联轴器，提高传动效率。合理安排提升时间，尽量避免轻载运行，减少提升机工作时间，提高运行效率。(三) 通风设备节能 本矿井为低瓦斯矿井，采用分区式通风方式，抽出式通风方法，由一、二号主立井和副立井进风，一号回风立井和二号回风立井回风。为使通风机在服务年限内均能保持较高效率，通风设备通过比选后一号回风立井通风设备选用 FBCDZ32 型通风机 2 台，其中 1 台工作、1 台备用。通风机转速 740r/min。每台通风机选配 2 台 YBF800S1-8 型隔爆变频电动机，每台功率 900kW，电压 10KV，同步转速 750r/min，效率 94。二号回风立井通风设备选用 FBCDZ32 型通风机 2 台，其中 1 台工作、1 台备用。通风机转速 740r/min。每台通风机选配 2 台 YBF 型隔爆变频电动机，每台功率 630kW，电压 10kV，同步转速 750r/min，效率 96。矿井通风设备处于长期运行状态，功率较大，昼夜连续运转，所消耗的电能在矿井耗电总量中所占比例较大，故通风设备采取节电措施具有重要意义，设第 9 页 共 9 页
