能降耗，顧名思義就是要節(jié)約能源消費(fèi)、降低消耗標(biāo)準(zhǔn)。從經(jīng)濟(jì)的角度看，節(jié)能降耗的要求是通過(guò)合理利用、科學(xué)管理、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)合理化等途徑，以zui少的能源消耗獲取zui大的經(jīng)濟(jì)效益，即加強(qiáng)用能管理，減少?gòu)哪茉瓷a(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的損失和浪費(fèi)，更加有效、合理地利用能源。

    幾年來(lái)，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司及其下屬各礦對(duì)以前在節(jié)能降耗方面存在的問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真分析，進(jìn)一步建立健全有利于節(jié)能降耗的體制機(jī)制，積極應(yīng)用當(dāng)前已有的適用新技術(shù)，并與有關(guān)單位共同開(kāi)展了科技攻關(guān)，取得了良好的節(jié)能降耗效果，對(duì)國(guó)內(nèi)同行具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值?，F(xiàn)將兗州礦區(qū)在這方面所做工作在此做一簡(jiǎn)單介紹。

    1）東灘礦控制能耗降低成本有成果

    煤炭成本的高低影響到煤炭企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，而能源消耗和材料消耗是影響煤炭企業(yè)成本的重要因素，故研究能源消耗情況以降低產(chǎn)品能耗，同樣具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。為此，山東科技大學(xué)和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司東灘煤礦合作，運(yùn)用企業(yè)節(jié)能和企業(yè)能量平衡的概念，研究了煤炭企業(yè)節(jié)能計(jì)劃的制定和能耗控制的方法，開(kāi)發(fā)出了“煤炭企業(yè)能耗控制決策支持系統(tǒng)”，并取得了實(shí)際應(yīng)用。

    企業(yè)能耗包括的范圍比較廣，如電能消耗、熱能消耗、煤氣消耗和水量消耗等。節(jié)能不能簡(jiǎn)單地理解為不用能源或者少用能源，而是要充分有效地發(fā)揮能源的作用，在保證正常生產(chǎn)的前提下，使單位產(chǎn)品的能耗降低或者使用同樣多的能源生產(chǎn)出更多符合要求的產(chǎn)品來(lái)?；谏鲜鏊枷?，能耗控制就是運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的理論（信息論、系統(tǒng)論和控制論），對(duì)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品能耗進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，在此基礎(chǔ)上提出能耗要達(dá)到的目標(biāo)，并運(yùn)用一定的管理手段實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程。

    此項(xiàng)課題的研究中，他們將能耗的控制分為前饋控制（事前控制）、現(xiàn)場(chǎng)控制（事中控制）和反饋控制（事后控制）三類(lèi)：預(yù)測(cè)用能數(shù)量、制定節(jié)能計(jì)劃與能耗定額屬于前饋控制（事前控制）在計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)控制方式及時(shí)解決出現(xiàn)的問(wèn)題，以保證計(jì)劃的正常進(jìn)行為現(xiàn)場(chǎng)控制（事中控制）在一段時(shí)間后，檢查計(jì)劃的執(zhí)行是否有偏差，分析偏差產(chǎn)生的原因，進(jìn)而修訂節(jié)能計(jì)劃屬于反饋控制（事后控制）。無(wú)論采用哪種控制方式，關(guān)鍵都是要確定合理的能耗定額水平和建立有效的組織保障體系。

    課題組開(kāi)發(fā)了煤炭企業(yè)能耗控制決策支持系統(tǒng)，并應(yīng)用此軟件對(duì)東灘煤礦的能耗控制進(jìn)行了電能平衡分析、節(jié)電計(jì)劃制定和電耗控制設(shè)計(jì)，受到現(xiàn)場(chǎng)的好評(píng)。以電能消耗為例，通過(guò)電能平衡可看出原煤生產(chǎn)和選煤是耗電大戶，而提升用電又占原煤生產(chǎn)用電約三分之一，需要加大對(duì)其控制力度；該礦歷年耗電有下降趨勢(shì)，但實(shí)際單產(chǎn)耗電比計(jì)劃節(jié)能單耗高，需加強(qiáng)管理才能落實(shí)節(jié)能計(jì)劃。

    2）加強(qiáng)用電管理，降低電能損耗

    電費(fèi)作為企業(yè)生產(chǎn)成本，直接影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益。兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦對(duì)用電情況加以分析，從中找出不合理的用電因素，加強(qiáng)用電管理，合理節(jié)約用電，制訂行之有效的控制措施來(lái)減少不必要的電費(fèi)支出。
該礦的電費(fèi)包括基本電費(fèi)、電度電費(fèi)和力調(diào)電費(fèi)?；倦娰M(fèi)只由主變壓器的安裝容量決定，屬于固定費(fèi)用。電度電費(fèi)和力調(diào)電費(fèi)屬于變動(dòng)費(fèi)用，管理是否到位、用電時(shí)間有無(wú)避峰填谷、礦井供電系統(tǒng)功率因數(shù)的高低都是影響電費(fèi)支出的主要因素。對(duì)此，他們有針對(duì)性的采取了降低電費(fèi)成本措施：加強(qiáng)用點(diǎn)管理，強(qiáng)化用電考核；削峰填谷，合理安排生產(chǎn)班次；增添和改造無(wú)功補(bǔ)償裝置；積極推廣節(jié)能型設(shè)備；提倡節(jié)約用電，減少電能浪費(fèi)。

    礦井主排水和采區(qū)排水規(guī)定了開(kāi)泵時(shí)間，合理地安排在用電谷期和平期，減少峰期用電量。為提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，110kV變電所6kV供電系統(tǒng)設(shè)有無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。主井電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到5400kW，為提高其功率因數(shù)，在主井裝有6kV無(wú)功功率就地補(bǔ)償裝置。通過(guò)以上兩地點(diǎn)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置對(duì)礦井6kV供電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，保證該礦用電負(fù)荷的功率因數(shù)在0.9以上。利用無(wú)功就地補(bǔ)償、無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償和無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行就地補(bǔ)償和集中補(bǔ)償合理配置，降低了電能損耗。當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，有功損耗降低20%～40%，能很好的節(jié)約電能支出。

    該礦用電設(shè)備很大一部分是90年代初選型的。從2003年開(kāi)始把全礦13臺(tái)淘汰型變壓器全部更換為節(jié)能型變壓器。電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵也是消耗電能的主要電器設(shè)備，近幾年通過(guò)推廣變頻調(diào)速技術(shù)和新型電動(dòng)機(jī)，提高電動(dòng)機(jī)使用效率，從設(shè)計(jì)選型把關(guān)，推廣節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵、電熱設(shè)備、照明器具等，淘汰一批高耗低效設(shè)備。

    3）井巷通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能有措施

    近幾年來(lái)，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司北宿煤礦應(yīng)用系統(tǒng)工程的思想和方法，從整體及優(yōu)化的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合分析了影響礦山井巷通風(fēng)能耗的因素，總結(jié)出了通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的基本措施。井巷通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的目的是在滿足各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)所需要風(fēng)量的前提下，通過(guò)對(duì)井巷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、風(fēng)阻及各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量分配的經(jīng)濟(jì)、合理調(diào)節(jié)，達(dá)到能耗zui低的效果。

    他們認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)的措施有以下幾條：

    ①降低關(guān)鍵線路上某些分支的風(fēng)阻（縮短長(zhǎng)度、擴(kuò)大斷面、清除局部阻力），不僅可以降低主要通風(fēng)2機(jī)的工作風(fēng)阻、增加風(fēng)量，而且可以獲得比較好的經(jīng)濟(jì)效益。例如，淮南礦區(qū)謝二煤礦有一個(gè)主扇風(fēng)硐長(zhǎng)度為50m，有5個(gè)直角轉(zhuǎn)彎，而且斷面比較小，通風(fēng)阻力高達(dá)1120Pa。他們采取了新開(kāi)1條7m長(zhǎng)斜風(fēng)硐的措施以后，阻力降低了550Pa，礦井風(fēng)量增加了450m3/min，工程投資約為1500元，但是每年可以節(jié)電3.7萬(wàn)元。

    進(jìn)回風(fēng)網(wǎng)存在角聯(lián)，而且進(jìn)風(fēng)網(wǎng)中的角聯(lián)巷道風(fēng)流是由關(guān)鍵線路至非zui大阻力線路上的用風(fēng)地點(diǎn)；回風(fēng)網(wǎng)中有非關(guān)鍵線路上的風(fēng)流流至關(guān)鍵線路上。當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)路中具備這種條件的時(shí)候，可以采用減小并聯(lián)分支的風(fēng)阻、分流關(guān)鍵線路風(fēng)量的方法來(lái)降低通風(fēng)阻力，或者采用增大角聯(lián)巷道風(fēng)阻的方法來(lái)減少關(guān)鍵線路上某些分支的風(fēng)量，zui終達(dá)到系統(tǒng)能耗降低。

    ③改變用風(fēng)分支的布局和風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，達(dá)到降阻節(jié)能的目的。例如，充分地利用廢棄巷道增加風(fēng)路或者通過(guò)其改變已有分支的聯(lián)結(jié)方式；合理布置采掘工作面，使礦井兩翼和不同采區(qū)之間的配風(fēng)盡可能地接近于自然分風(fēng)，減少增阻調(diào)風(fēng)量。北宿煤礦二水平投產(chǎn)初期，充分利用一水平已采區(qū)域原有的上山進(jìn)行分流降阻，既確保了按需供風(fēng)，又使礦井的通風(fēng)阻力降低120Pa。
   
    4）局部通風(fēng)安全節(jié)能監(jiān)控裝置誕生

    北京京桂科技開(kāi)發(fā)中心、華興電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展公司和兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司北宿煤礦、陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）公司共同研制的KJH2型局部通風(fēng)安全節(jié)能監(jiān)控裝置，是集節(jié)能和監(jiān)控為一體的局部通風(fēng)機(jī)變頻裝置，不僅可以就地檢測(cè)控制，還能夠與全礦井的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控，經(jīng)測(cè)試其節(jié)電率均達(dá)到30%～40%，起到了良好的安全、節(jié)能作用。

    KJH2型局部通風(fēng)安全節(jié)能監(jiān)控裝置與變頻器配合使用，其安全節(jié)能作用體現(xiàn)在正常供風(fēng)和排放瓦斯的整個(gè)過(guò)程。這個(gè)裝置主要包括風(fēng)電瓦斯閉鎖和變頻調(diào)速兩個(gè)部分。風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置是由3個(gè)瓦斯傳感器和1個(gè)主機(jī)監(jiān)控箱組成的，其工作原理和功能都優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)的各種風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置。變頻調(diào)速裝置與1臺(tái)電源切換器結(jié)合使用，若變頻器發(fā)生故障會(huì)立即將其切除并自動(dòng)投入共頻電源，使風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。該裝置接通電源以后，除了可以監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛群统?報(bào)警、切斷并閉鎖動(dòng)力電源外，還可以根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

    正常狀態(tài)時(shí)，在滿足掘進(jìn)工作面人員用風(fēng)量的前提下，瓦斯的濃度增加，局部通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)上升，造成供風(fēng)量的加大，從而使瓦斯的含量降低，轉(zhuǎn)速亦隨之下降，局部通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著瓦斯?jié)舛鹊脑鰷p呈反比例升降運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)瓦斯的濃度超過(guò)了報(bào)警點(diǎn)（1%CH4）達(dá)到或者超過(guò)1.5% CH4時(shí)，主機(jī)立即切斷并閉鎖供風(fēng)區(qū)域的動(dòng)力電源，同時(shí)局部通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入排放瓦斯?fàn)顟B(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著瓦斯?jié)舛鹊脑黾?，局部通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速反而下降，瓦斯?jié)舛葴p少時(shí)轉(zhuǎn)速上升，呈反函數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著掘進(jìn)工作面的推進(jìn)，使用變頻器可以階段性地控制風(fēng)量，亦可達(dá)到滿意的節(jié)能效果。

    5）70B2風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦為中央并列抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，主扇風(fēng)機(jī)為70B2-21№28型軸流式風(fēng)機(jī)。這類(lèi)風(fēng)機(jī)適用于小等積孔、高負(fù)壓的礦井，只有礦井負(fù)壓3200Pa以上才能進(jìn)入?yún)^(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。南屯礦屬于低負(fù)壓大風(fēng)量大等積孔的通風(fēng)礦井，加之風(fēng)機(jī)流道風(fēng)流摩擦阻力損失，造成風(fēng)機(jī)運(yùn)行極不合理，為此進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造，并取得了明顯的效益。

    改造中應(yīng)注意的問(wèn)題如下：①風(fēng)葉強(qiáng)度。扭曲葉片板厚為3mm，與原直板風(fēng)葉厚度相同，新老風(fēng)葉支桿直徑相同，材質(zhì)均為45#鋼，故不再進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，扭曲風(fēng)葉支桿均進(jìn)行探傷。②靜動(dòng)平衡。風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平衡是十分重要的，改后應(yīng)保持原靜動(dòng)平衡。拆裝風(fēng)葉時(shí)，對(duì)原風(fēng)葉及新安裝扭曲風(fēng)葉應(yīng)稱(chēng)重匹配，使對(duì)邊的新老風(fēng)葉差重相等。③保證中導(dǎo)葉焊縫質(zhì)量。切割老中導(dǎo)葉時(shí)，原則上切割2片新焊1片，不得連續(xù)切去多片，以避免變形。對(duì)風(fēng)機(jī)采用不揭蓋施工。④中導(dǎo)葉進(jìn)風(fēng)角及扭曲葉片安裝角應(yīng)準(zhǔn)確，各片安裝角角度要一致。⑤誒保證單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短，改造時(shí)采取晝夜施工，總耗時(shí)36h。⑥為保證被改造風(fēng)機(jī)仍處于備用狀態(tài)，一旦運(yùn)行風(fēng)機(jī)在改造期間發(fā)生故障，被改造風(fēng)機(jī)在10min內(nèi)能啟動(dòng)運(yùn)行，風(fēng)量不低于80%。施工中采取以下步驟：先拆下*級(jí)風(fēng)葉，稱(chēng)重，新風(fēng)葉匹配好，對(duì)應(yīng)編號(hào)；改裝中導(dǎo)葉；按編號(hào)匹配好的扭曲風(fēng)葉裝*級(jí)；拆第二級(jí)風(fēng)葉，稱(chēng)重，編號(hào)，匹配扭曲風(fēng)葉；裝第二級(jí)扭曲風(fēng)葉。2臺(tái)風(fēng)機(jī)改造后，風(fēng)量分別提高了862～1225m3/h，負(fù)壓提高217～280Pa，全效率由40.60%和35.57%提高到59.60%和51.44%，年節(jié)電157.4萬(wàn)kW·h和161.33萬(wàn)kW·h。

    6）變頻器在風(fēng)機(jī)和水泵應(yīng)用中的節(jié)能分析

    目前，國(guó)內(nèi)外的許多電力拖動(dòng)場(chǎng)合已經(jīng)將矢量控制的變頻器廣泛地應(yīng)用于各種行業(yè)中的交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，不僅自動(dòng)調(diào)速的精度越來(lái)越高，而且取得了相當(dāng)明顯的節(jié)能效果。zui近，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司鮑店煤礦對(duì)此進(jìn)行了研究分析與實(shí)際應(yīng)用。風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)負(fù)載為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，控制要求比較簡(jiǎn)單，與之相應(yīng)的變頻器價(jià)格也比較低，但是其節(jié)能效果卻特別明顯。

    ① 采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。這是屬于減少空氣動(dòng)力的一種節(jié)電方法。它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)控制風(fēng)量的方法相比較，具有明顯的節(jié)電效果。由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，而風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，但軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。采用變頻器進(jìn)行調(diào)速的方法，當(dāng)風(fēng)量下降到原先80%的時(shí)候，轉(zhuǎn)速也隨之下降到了80%，而軸功率卻已經(jīng)下降到了額定功率的51.2%；如果風(fēng)量下降到了原先的60%，軸功率可以更大幅度地下降到額定功率的21.6%，當(dāng)然還需要考慮到由于轉(zhuǎn)速降低引起的效率下降以及附加控制裝置的效率影響等。即使這樣，這個(gè)節(jié)能的數(shù)字也是很可觀的，因此在裝有風(fēng)機(jī)和水泵的機(jī)械中，采用轉(zhuǎn)速控制的方式來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量或者水泵的流量，其節(jié)能的效果必定是非常顯著的。

    采用變頻器對(duì)水泵進(jìn)行控制。與采用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制的節(jié)能原理相同，水泵電動(dòng)機(jī)的輸出功率與其轉(zhuǎn)速成正比。利用變頻器進(jìn)行調(diào)速的時(shí)候，水泵的流量下降，此時(shí)可以保持恒壓；當(dāng)轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速80%的時(shí)候，軸功率也已經(jīng)大幅度地下降到了額定功率的51.2%，當(dāng)然流量也有下降；如果使揚(yáng)程保持恒定不變，可以使轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的70%，這個(gè)時(shí)候的軸功率是額定功率的34.3%，可以節(jié)能65.7%，所以經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

    7）凍結(jié)站節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)   
     
    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司凍結(jié)施工工程處在調(diào)查目前國(guó)內(nèi)凍結(jié)站能耗情況的基礎(chǔ)上，提出了基于節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想和方法，建立了適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并開(kāi)發(fā)了凍結(jié)站運(yùn)行過(guò)程的計(jì)算機(jī)輔助監(jiān)控系統(tǒng)。凍結(jié)法鑿井屬高耗能技術(shù)，凍結(jié)過(guò)程中要耗費(fèi)大量的電能及水資源。長(zhǎng)期以來(lái)，由于人們?cè)谠O(shè)計(jì)、操作中忽視了節(jié)能問(wèn)題，僅僅在電能方面的浪費(fèi)就相當(dāng)嚴(yán)重。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中采取有效的措施，平均可節(jié)電40%以上。

    某些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)模型及設(shè)計(jì)參數(shù)不符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，是造成凍結(jié)站耗電嚴(yán)重的原因之一。地表部分的低溫管路和設(shè)備通常暴露在室外，且鹽水的溫度與外界的溫差一般在30～40℃，冷量損耗較大。一般情況下，低溫系統(tǒng)的總冷量損失量約占總負(fù)荷10%～25%左右。為了降低總冷量損失量，應(yīng)根據(jù)具體情況考慮以下約束條件：鹽水溫度和流量滿足要求；管徑、長(zhǎng)度、價(jià)格取值范圍及其它建筑要求；場(chǎng)地限制等。從節(jié)能角度來(lái)說(shuō)，制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)越大越好，若以節(jié)能作為設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)，則會(huì)得到所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的熱交換設(shè)備越大越好的結(jié)論，這在實(shí)際上是不經(jīng)濟(jì)的，因此實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把制冷系統(tǒng)的總費(fèi)用作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)。采用較大的熱交換設(shè)備和較貴的壓縮機(jī)節(jié)能，則平常費(fèi)用低，但初期投資大。設(shè)計(jì)變量和常量有制冷劑循環(huán)效率、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、中間溫度、制冷壓縮機(jī)、水泵、臺(tái)數(shù)、容量以及管路管徑等。實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)凍結(jié)站的實(shí)際情況先確定大部分參數(shù)作為常量，選用較少的參數(shù)作為變量。利用微機(jī)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控管理是凍結(jié)站節(jié)能的重要方向，對(duì)于整個(gè)凍結(jié)站的監(jiān)控還處于剛起步的階段。

    8）發(fā)電廠用電動(dòng)機(jī)的節(jié)能運(yùn)行   

    針對(duì)選型較早、運(yùn)行年限較長(zhǎng)的發(fā)電廠采用異步電動(dòng)機(jī)及負(fù)載在運(yùn)行中暴露出來(lái)的能耗大、負(fù)載調(diào)節(jié)誤差大及故障率比較高等問(wèn)題，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦煤矸石熱電廠對(duì)其進(jìn)行了研究以后，決定對(duì)廠用電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行引用變頻器和軟啟動(dòng)器控制技術(shù)進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的平滑啟動(dòng)和調(diào)節(jié)，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性、降低了設(shè)備的故障率，減少了能源的損失。

    變頻器和軟啟動(dòng)器本身均設(shè)有可靠的保護(hù)、檢測(cè)功能及控制器的微計(jì)算機(jī)監(jiān)視功能，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；特別是變頻控制器的使用，使得運(yùn)行中的監(jiān)視更加全面、直觀，控制更加方便。而且，軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，控制器的微計(jì)算機(jī)可檢測(cè)到出現(xiàn)的啟動(dòng)、失速、溫度及線路故障，自動(dòng)實(shí)行斷電保護(hù)功能。采用變頻器和軟啟動(dòng)器控制技術(shù)后，啟動(dòng)大功率的廠用電動(dòng)機(jī)時(shí)，無(wú)需并列廠用變壓器，而且電壓波動(dòng)控制在3%~7%Un的允許范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)廠用電網(wǎng)造成電壓沖擊，同時(shí)也減少了操作步驟。電動(dòng)機(jī)實(shí)行軟啟動(dòng)器控制和變頻器的平滑調(diào)節(jié)，減少了運(yùn)行人員的工作量與參數(shù)調(diào)節(jié)的滯后性，使設(shè)備的運(yùn)行工況得到了很大的改善，延長(zhǎng)了鍋爐的運(yùn)行周期。

    這個(gè)廠的實(shí)踐表明：電動(dòng)機(jī)采用變頻控制以后，不僅極大地提高了設(shè)備的運(yùn)行效率，還顯著地節(jié)約了廠用電量。根據(jù)改造前后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，引風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)采用變頻器控制后，電動(dòng)機(jī)的電流下降了130A，平均輸出功率下降了70kW以上；給水泵應(yīng)用變頻器控制后，電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率降低了80kW，而且消除了節(jié)流損失，濟(jì)寧市能源監(jiān)測(cè)部門(mén)測(cè)量其效率達(dá)到94%。按照全年運(yùn)行7500h計(jì)算，3臺(tái)引風(fēng)機(jī)和1臺(tái)給水泵的電動(dòng)機(jī)每年可以節(jié)約電量210萬(wàn)kW·h，一年之內(nèi)便可收回全部投資，效益非常顯著。

    9）發(fā)電廠鍋爐引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)約電能

    鍋爐引風(fēng)機(jī)是發(fā)電廠的主要負(fù)荷之一，屬于耗電大戶，素有“電老虎”之稱(chēng)。在煤炭自備電廠中，僅引風(fēng)機(jī)的耗電量就占到全廠用電量的25%左右。同時(shí)，為了維護(hù)鍋爐膛的負(fù)壓及正常燃燒，人們通常采用傳統(tǒng)的手動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)擋板的方式進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，這樣會(huì)給生產(chǎn)造成很多問(wèn)題，從而危及鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。近年來(lái)，南屯煤礦矸石熱電廠與山東礦業(yè)學(xué)院濟(jì)南分院科技開(kāi)發(fā)公司合作，在鍋爐引風(fēng)機(jī)上應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)后，使上述這個(gè)困擾多年的問(wèn)題終于得到了解決。

    南屯煤礦矸石熱電廠于1998年5月對(duì)1#爐的引風(fēng)機(jī)安裝了變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，由于不再需要調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，故將風(fēng)門(mén)的擋板拆除，不但*消除了節(jié)流損失，節(jié)約了大量的電能，而且大大降低了引風(fēng)機(jī)的故障率，減少了壓火停爐的次數(shù)，維持了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定。在正常情況下，變頻器運(yùn)行在“自動(dòng)”工作方式，實(shí)時(shí)跟蹤爐膛的負(fù)壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持爐膛負(fù)壓穩(wěn)定在設(shè)定值上，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

    實(shí)踐表明：控制器操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行參數(shù)變化一目了然。引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于頻率能夠手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整，因此不僅不會(huì)對(duì)供電電網(wǎng)造成沖擊，同時(shí)還能夠使開(kāi)關(guān)設(shè)備的故障率大為減少，延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)電器的使用壽命，減少了設(shè)備的維護(hù)工作量。為了將爐膛的負(fù)壓設(shè)定值穩(wěn)定地維持在-20Pa（正常范圍為0~-50Pa），將電機(jī)運(yùn)行頻率調(diào)整到較佳的36~38Hz，此時(shí)電機(jī)輸出功率在80kW左右，一年就可以節(jié)約電能為50萬(wàn)kWh，年節(jié)約效益達(dá)到20萬(wàn)元，變頻器的全部投資費(fèi)用可在1~2年內(nèi)*回收。

    8）提高鍋爐節(jié)能及除塵效率    

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司濟(jì)寧二號(hào)煤礦工業(yè)廣場(chǎng)鍋爐房的4臺(tái)蒸汽鍋爐故障比較多，爐熱效率低于67%，爐渣含碳量高于20%，林格曼黑度達(dá)到三級(jí)以上。為此，對(duì)其進(jìn)行了綜合改造，保障了鍋爐的安全運(yùn)行，抑制了環(huán)境污染，改善了勞動(dòng)條件，節(jié)煤節(jié)電均在10%以上。

    ⑴鍋爐前拱及給煤裝置改造。此項(xiàng)改造完成以后，鍋爐燃燒穩(wěn)定、火力強(qiáng)、升壓快，負(fù)荷率及熱效率分別提高到98%和74.3%，還減少了煙塵的排放量。

    ⑵除渣室綜合治理。除渣室是鍋爐房環(huán)境zui差的場(chǎng)所，其污染的原因主要是漏風(fēng)和除渣。

    ①漏風(fēng)治理。除渣漏斗和細(xì)灰漏斗是鍋爐房極易漏風(fēng)的設(shè)施，不但增加了過(guò)量的空氣系數(shù)、降低了鍋爐的出力，而且還浪費(fèi)能源、污染環(huán)境。原先設(shè)計(jì)的除渣漏斗為A3鋼金屬箍形結(jié)構(gòu)，因高溫膨脹導(dǎo)致變形開(kāi)焊，每年均要整修多次，現(xiàn)在改用耐火磚砌筑；細(xì)灰管原來(lái)有Φ159mm的鋼管，容易堵塞，出渣的時(shí)候經(jīng)常開(kāi)口處理，現(xiàn)在改為Φ300mm鋼管，并且加設(shè)管道泵，用高壓沖刷細(xì)灰。

    ②除渣機(jī)改造。原來(lái)設(shè)計(jì)的馬丁除渣機(jī)對(duì)劣質(zhì)煤的適應(yīng)性比較差，后來(lái)改用刮板輸送機(jī)。該輸送機(jī)功率大、鏈速比較快，但是刮渣的能力小，咬鏈、磨損等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，因此又更換了驅(qū)動(dòng)部件，使得除渣室的環(huán)境有了根本的好轉(zhuǎn)。

    ⑶完善除塵設(shè)施。原先配備的水膜除塵器，文丘里不銹鋼噴嘴經(jīng)常堵塞，處理困難；除塵泵的金屬盤(pán)根每天都要更換。其直接原因是沉淀池的容積太小，水中的灰渣來(lái)不及沉淀，又無(wú)撈灰設(shè)備，便使循環(huán)水變成了泥漿水。為此，將沉淀池?cái)U(kuò)大，配置了撈渣機(jī)，并且加強(qiáng)了運(yùn)行管理，水的能見(jiàn)度可以達(dá)到200mm，除塵脫硫效率大為提高。經(jīng)過(guò)環(huán)保部門(mén)的測(cè)定，煙塵的排放濃度符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，林格曼黑度達(dá)到一級(jí)。

    11）調(diào)速技術(shù)在泵站節(jié)能中應(yīng)用的研究   

    zui近，兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司機(jī)械設(shè)備制造廠開(kāi)展了調(diào)速技術(shù)在泵站節(jié)能中應(yīng)用的研究，并且得出了*轉(zhuǎn)速與凈揚(yáng)程之間的數(shù)學(xué)模型。從泵的性能曲線可知，泵工作在設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)的效率為zui高。隨著泵的揚(yáng)程偏離（增加或者減少）設(shè)計(jì)點(diǎn)，泵的效率均降低，揚(yáng)程偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)越多則效率降低得越多。在泵的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于進(jìn)水水位及出水水壓的不斷變化，泵的揚(yáng)程也在不斷地變化，使得泵很難在區(qū)運(yùn)行，大部分時(shí)間總是在低效區(qū)運(yùn)行。因此，必須對(duì)泵進(jìn)行調(diào)速，才能保證泵的長(zhǎng)期運(yùn)行。從流體力學(xué)可知，兩個(gè)液流要*力學(xué)相似則必須滿足幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似，而調(diào)速剛好能夠滿足著三個(gè)條件。因此，調(diào)速以前的工況與調(diào)速以后的工況為相似工況，它們的效率相等。假如該泵調(diào)速之前運(yùn)行在設(shè)計(jì)點(diǎn)，調(diào)速之后運(yùn)行在工況點(diǎn)，即使同一臺(tái)泵處于不同的揚(yáng)程中，由于轉(zhuǎn)速改變了，所以也都能夠運(yùn)行在zui率點(diǎn)。

    通過(guò)對(duì)電磁調(diào)速、液力偶合器調(diào)速、變極調(diào)速、變頻調(diào)速、傳統(tǒng)串級(jí)調(diào)速和內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速6類(lèi)現(xiàn)有調(diào)速技術(shù)的比較，他們認(rèn)為效率高、節(jié)能效果好的調(diào)速技術(shù)為變頻調(diào)速和內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速。但是，對(duì)于高壓電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)口高壓變頻器價(jià)格昂貴，國(guó)產(chǎn)技術(shù)不成熟，從*性價(jià)比看，高電壓大流量的水泵調(diào)速節(jié)能采用內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速技術(shù)。由于進(jìn)水壓力及出水壓力的波動(dòng)，水泵的凈揚(yáng)程也在波動(dòng)。要它運(yùn)行在zui率點(diǎn)，則其轉(zhuǎn)速也應(yīng)該隨著揚(yáng)程的變化而變化。根據(jù)水泵的比例定律，水泵的工作參數(shù)與轉(zhuǎn)速有以下關(guān)系：Q1/ Q2=n1/n2，H1/H2=（n1/n2）2。為了便于閉環(huán)自動(dòng)控制，此項(xiàng)研究還得出了凈揚(yáng)程H與*轉(zhuǎn)速n的數(shù)學(xué)模型關(guān)系:n=K·H1/2。

    12）碳化硅節(jié)能爐拱的應(yīng)用 

    兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司唐村煤礦利用碳化硅節(jié)能爐拱改造技術(shù)對(duì)KZL4-13型蒸汽鍋爐進(jìn)行了節(jié)能改造后，爐渣含碳量由38.91%下降到23.04%，鍋爐出力由2.68%t/h提高到3.02t/h，平均燃煤由0.58t/h減少到0.432t/h，鍋爐熱效率由59.9%提高到66.65%。

    以前他們一般都用普通黏土質(zhì)爐拱砌筑，耐火度低（軟化溫度為1300℃左右），結(jié)焦現(xiàn)象嚴(yán)重，亦不適合該礦的煤種。碳化硅新型耐火材料具有較高的硬度和熱強(qiáng)度以及較低的熱膨脹系數(shù)（軟化溫度為1800℃、荷重軟化溫度為1700℃），不易燒毀。從外觀看，改造前的爐渣都需進(jìn)行回?zé)?，現(xiàn)在的爐渣基本都是灰黃色。新拱表面光滑不易掛焦，即使有少量掛焦也易清除，解決了爐膛兩側(cè)因掛焦堆積燃煤的現(xiàn)象，延長(zhǎng)了爐排的壽命。