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[关键词]动力煤 发热量 灰分 水分 关系模型
一、概述
开滦(集团)有限责任公司始建于1878年,迄今已有130多年的历史,是国有特大型煤炭企业。2009年煤炭产量达4000万吨以上,肥煤、焦煤、1/3焦、气煤等煤种齐全,主要供应冶金、焦化、发电等各大企业。主导产品为冶炼精煤和动力煤。主产动力煤矿井有荆各庄矿、林南仓矿、东欢坨矿,均为气煤煤种,是优质的发电用煤和锅炉用煤。
二、建立回归方程推导计算发热量的经验公式的必要性及可行性
发热量作为动力煤的计价基础,它不仅是当前动力用煤重要的经济评价参数,而且是评价煤炭质量的一项重要指标。快速、准确、客观的检验及预测商品煤发热量结果,直接关系着企业的经济效益及企业信誉。根据煤结构特性,分析煤的发热量与灰分、水分之间的关系,找出其变化规律,建立定量关系的线性回归方程,推导出计算发热量的经验公式,可以有效解决此项问题,为煤炭生产、销售及现场管理提供可靠的理论依据。
开滦荆各庄矿、林南仓矿、东欢坨矿是主产动力煤矿井,产品主要供应浙电、常熟电、谏壁电、上电等发电企业。各矿井开采煤层相对较稳定,荆各庄矿主产工作面为12槽,林南仓矿主产工作面为8槽和12槽,东欢坨矿主产工作面也为8槽和12槽,并且均为气煤煤种。历年来各矿对发运的商品煤逐批采样化验测定热值,积累了大量的检验数据及原始资料,为我们进行统计分析提供了可靠数据基础。
三、商品煤发热量与灰分、水分相关关系的回归分析
下面以荆各庄矿2009年检验数据为基础,对商品煤发热量与灰分、水分之间关系进行分析,说明线性回归方程的推导及应用。2009年荆各庄矿发运商品煤共980批,我们以干基灰分(Ad)、全水分(Mt)为自变量,以收到基低位发热量(Qnet,ar)为因变量,利用Excel统计分析软件进行回归分析,分析结果见下表:
从回归统计表中可以看出,复相关系数(Multiple R)值为0.992,接近1;样本判定系数(R Square)值为0.984,表明Qnet,ar的变动有98.4%可以由自变量Ad和Mt解释,说明因变量与自变量之间线性相关非常显著。从方差分析结果中可以看出,显著性概率(Significance F)值为0,即检验假设“H0:回归系数B=0”成立的概率等于0,从而应拒绝原假设H0,说明回归效果极为显著,所得回归方程式有意义。
四、回归方程的建立
根据以上分析结果,建立发热量与灰分、水分相关关系的数学模型。我们用二元一次模型表述发热量与灰分、水分相关关系:Qnet,ar=a+bAd+cMt
式中: Qnet,ar――发热量的计算值(MJ/kg)
Ad――干基灰分(%)
Mt――全水分(%)
a ,b , c 为模型参数
从分析表中得到荆各庄矿回归方程式:Qnet,ar=30.67-0.21 Ad -0.32 Mt
同以上方法对2009年东欢坨矿发运商品煤共1521批进行分析,得到东欢坨矿回归方程式:Qnet,ar=32.33-0.24Ad -0.34Mt
同以上方法对2009年林南仓矿发运商品煤共784批进行分析,得到林南仓矿回归方程式:Qnet,ar=32.29-0.18Ad -0.36Mt
五、回归方程式的验证及应用
为检验回归方程的准确性,我们对2009年荆各庄矿、东欢坨矿、林南仓矿发运的商品煤实际检验值与计算值逐一进行比较分析,结果见下表:
表中结果说明,回归方程预测值与实际检测值之间平均误差均较小,并且差值大于0.3MJ/Kg(国标再现临界值)批数占总量比例也很低,小概率,可作为离群值进行分析。因此表明回归方程计算准确度高,所揭示的商品煤发热量与灰分、水分指标间的相关关系是科学的。
2010年1-3月份荆各庄矿、东欢坨矿、林南仓矿各发运商品煤177批、336批、119批,通过用回归方程逐一进行跟踪审核,分别有3、4、1批差值(计算值与实测值差)高于300 MJ/Kg,检验部门及时查找原因,重新化验,最终重新化验结果差值都低于300 MJ/Kg。
六、结语
开滦集团档案馆现保存的老股票,按照不同的分类标准可以分为以下几个类别:一是根据发行年代的不同,可分为清朝股票和民国股票;二是根据票面文字的不同,可分为中文股票和英文股票;三是根据发行公司的不同,可分为开平矿务局股票、开平矿务有限公司股票、滦州矿务有限公司股票、滦州矿地有限公司股票、耀华玻璃股份有限公司股票等。
每一类老股票背后都隐藏着一段故事,而每一个故事都印证了一段历史。
一、开平矿务局股票――中国股份制源头的见证
开平矿务局是中国最早发行股票的企业之一。开滦档案馆藏有开滦发行最早的股票。
下文介绍的股票为清末开平矿务局发行,发行时间为光绪十七年(1891年)四月初二日,票面正上方印有公司名称“开平矿务局股份票”,从右侧文字蕴含的信息来看,股银共120万两,总股数是12000股,股票每股合银100两,这张股票是7股即700两。其票面印有股份公司章、骑缝章、印数章与负责人唐廷枢签章;文字中亦含有批准单位、登报公告及可转让等信息。股票背面印有早期开平唐山矿的图形。除此之外,开平矿务局股票还附有股折(详见照片)。
1877年经直隶总督李鸿章批准,上海轮船招商局总办、候补道唐廷枢开始筹办开平矿务局,并拟定招股章程,发行每股津平足纹一百两的股票,共发行开平矿务局股票八十万两,后增至一百五十万两,其后多次发行股票,公开向社会募集资金。
当年,开平矿务局股票在上海、香港及中国沿海几大商埠发行,曾吸引大批股民,募集而来的大量资金为建井、修铁路、办海运,扩大再生产等经营活动奠定了物质基础。
二、开平矿务有限公司股票――中国近代屈辱史的见证
开滦档案馆馆藏的英文版股票颇引人注目,这是开平煤矿被英人骗占后发行的开平矿务有限公司股票,根据股本不同可分为两种,100英镑与200英镑的股票;根据面值不同可分为五种,1901年发行的票面为100英镑、10英镑的股票,1912年增发的票面为50英镑、25英镑、5英镑的股票。
该类股票图文并茂,画面鲜亮,个性突出,票面文字为英文及法文。以100英镑的股票为例,其正反面均为桔黄色图案,股票上方左右两端标有面值“100”,中上方围绕外国女神图案的文字翻译为:股票的发行公司,即开平矿务有限公司,根据《公司法》(1862-1898)成立;图片下方标有股本“100万”,在它左右标有股票序号“F2058”;股票正中左右两框间分别标有面值“100”,两侧英文与法文对照,翻译为:股本为100万英镑,每股计1英镑;凭此认股权证,持股人享有100股,每股计1英镑;今此股单证明其持有人自第28208号至28307号股本已缴足,按开平矿务有限公司现行章程发给认股权证。股票发行地为伦敦,发行日期为1901年12月11日。左下与右下英法文字对照,翻译为:持股人凭此存根可领取下一批认股权证(代表此100股)的息票。以下息票到期后,上述股权证持有者可凭此存根重新得到下期息票。股票背面中下方图案与正面外国女神图案一样,其身后右侧为古塔和井架,左侧是一艘轮船,其寓意象征着开平矿务有限公司将一帆风顺、蒸蒸日上。10英镑股票其图案设计与100英镑相同,只是在颜色上有所变化。
1912年增发的股票,以面值50英镑的股票为例,票面文字翻译与上述100英镑的股票类似,区别处只是面值是50,发行日期为1912年10月15日。图案颜色与设计和100英镑的不同,其正反面均为绿色图案,正面为一长方形图案,最上端标有股票序号,其下为一武士昂首挺立,左手持盾牌,右手高举闪闪发光的明灯,似在为其下方持镐劳作的矿工照亮前程;两个人物身后右侧为乘风破浪的航船,左侧为高耸入云的井架与古塔。股票背面中上方弧形图案与正面图案相同,只是在人物左侧搭配的图案略有不同,增加了外运煤炭的奔驰的火车。25英镑、5英镑股票图案设计与50英镑股票相同,只是在颜色上有所变化。
馆藏中还有开平矿务有限公司股票的股利息票,上面文字为法语,意为:无记名股票,授权支付50股股利息票。
这些英文股票的背后,见证的是一段涉及开滦煤矿被帝国主义列强侵占的屈辱历史。
随着八国联军的入侵,1901年开平矿务局被英国毕威克―墨林公司骗占,骗占的人胡华就是后来曾任美国第31届总统的胡佛,另一个合伙人是当时天津海关税务司德璀琳。他们威逼利诱当时矿务局督办张翼签订“移交约”,将开平矿权据为己有,成立了开平矿务有限公司,开始发行100万镑每股1英镑的股票,以其中37.5万英镑兑换原开平矿务局150万两股票。于是帝国主义列强侵吞了资产160万镑的开平煤矿,开始进行经济掠夺。开平矿务局被骗占后,清廷起初“严饬张翼收回”,并命其至英国伦敦高等法院诉讼,判决结果却对英人有利,第一次“收开”不了了之。随后的第二次“收开”,第三次“收开”,貌似热情高涨,但终因政府的腐败妥协,使得英人有机可乘,最后以失败告终。
三、滦州矿务有限公司股票/滦州矿地有限公司股票/耀华玻璃股份有限公司股票――中国近代股份制发展的见证
开滦档案馆馆藏股票中,数量最多的是滦州矿务有限公司股票,该类股票采用钢版雕刻,图文并茂,水印防伪,票面为横式,文字反映信息量大,尺寸为27厘米×19厘米。
滦矿股票按“记名”与“无记名”,可分为记名股票和无记名股票。两种股票分别在票面标明“记名”、“无记名”,“记名”股票在正面右侧注明股东姓名,背面股票让售表分别记有让售日期、新户名签字、公司印证,印鉴号数;“无记名”票只编号数,但背后有“滦矿”二字暗记。
按“天干地支”可分为“天字”字号股票和“地字”号股票。馆藏中,有天字股票“甲、乙、丙、丁、戊、己、庚”号,地字股票仅有“子”号。“天字”股票的装饰边框及正中间图案为蓝色;“地字”股票的装饰边框及正中间图案为褐色。
以“丙00109”号股票为例,它属于民国股票,发行日期为民国三十七年,股票正上方写有公司名称“滦州矿务股份有限公司股票”,加盖滦矿的钢印,其下正中写有面值“国币一百五十万圆”,左右两侧写有股票编号“丙00109”;正中间蓝色图案内标有“十万股”字样;左侧分别印有股票发行单位董事长、副董事长及三位董事的签名和手章,右侧标明“公司名称”、“设立登记日期、“变更登记日期”及“股额多少”;背面股票让售表分别记有让售日期、新户名签字、公司印证,印鉴号数等,可见股票转让情况。
为抵制英国人骗占开平矿务有限公司,光绪三十四年(1908年),周学熙等人受命发起成立北洋滦州官矿有限公司(开滦的另一个前身)后,开始发行滦矿股票,初为200万两,以后陆续增股,共集资300万两白银,分为官股和商股,各占一半。
自滦州公司创立即与开平公司形成竞争之势,前后达三年之久,双方损失严重。开平公司于1912年建议联合经营,由天津绅商李士纬、王邵廉等从中联络,双方合议组织联合经营方式,成立开滦矿务总局,订立联营合同,联营第一期为1912年至1934年,第二期为1934年至1950年。两公司联营后,成为一体,双方不再竞争,营业额日增,逐步占领市场,成为北方最大的煤炭企业。
滦矿在创办时,汲取了开平煤矿股份制经营中成功的经验和失败的教训,在它的招股章程及以后的运作中,显得比早期的开平煤矿更具有股份制经营的特色,它的股东权益比开平煤矿体现得更具体、更明显,其股份制企业的一些规则及运作对我们今天也仍具有一定的借鉴意义。
北洋滦州官矿有限公司为垄断矿地征用权,抵制开平矿务有限公司,光绪三十四年成立了滦州矿地股份有限公司,发行股票,票面设计上与滦矿类似,区别不太大。
民国二年,滦州矿务公司“在公积存款内提洋六十万元”认购了耀华玻璃股份有限公司50%的股份。开滦档案馆馆藏的民国十一年发行的耀华玻璃公司股票,在1959年仍在付息。
为此,河北省制定了《培育百家信息化与工业化融合重点企业专项工作方案》,目标是每年培育100家两化融合重点企业。截至目前,该方案共培育省级两化融合重点企业370家,开滦(集团)有限责任公司、唐山钢铁集团有限责任公司、唐山轨道客车有限责任公司和冀东发展集团有限责任公司这4家国家级信息化和工业化深度融合示范企业便是其中杰出的代表。
在实地的走访调研中,无论是唐钢的节能减排和唐车的敏捷制造,还是开滦的安全生产和冀东的智能发运,我们都能从中深刻感受到信息化的价值和影响力。正如唐山钢铁集团副总经理刘键所言,信息化解决了之前唐钢无法解决的问题。他认为,从解决实际问题入手,树立典范,从而形成信息价值影响力,这是一个企业两化融合工作推进的关键。
的确,唯有内需驱动才能够让企业真正成为两化融合的主体,通过自下而上地推动、自下而上地提高,从而获得事半功倍的效果。
敏捷唐车
唐山轨道客车有限责任公司隶属于中国北车,其前身是中国铁路机车车辆工业的摇篮——始建于1881年的唐山机车车辆厂新造客车系统。目前,公司制造的CRH3型“和谐号”动车组,达到了世界动车组技术的先进水平,已成为京津、京沪、武广、沪宁等高铁线路的主力车型。
针对高端轨道装备研制的特殊需求,唐车在分析复杂产品集成制造系统发展趋势和相关先进制造管理技术基础上,构建了集产品创新设计、建模与仿真、项目管理、生产制造、检修维护一体化的现代集成制造系统。现代集成制造系统是以高速动车组为雏形打造的适用于公司两线四系所有产品的信息化全面支撑体系。系统由4个核心部分组成,即:基于统一数据源的的企业资源经营管理能力平台;基于PLM的异地协同研发能力平台;基于PM/ ERP/MES分级管控的制造能力平台;基于远程状态监测和故障智能诊断的MRO维护能力平台。
唐车公司副总工程师刘春明告诉记者,现代集成制造系统在唐车的成功应用,打破了高端列车产品先进制造技术壁垒,解决了企业所面临的产品研发分散、更改规模大、制造流程长、信息量大、计划协调困难、运营故障反馈慢、诊断效率低等一系列瓶颈问题,显著提高了研发效率、缩短了研制周期、降低了制造成本、提高了列车产品的安全可靠性。
比如,基于PLM理念,通过积累不断提高产品的专业化、系列化和标准化水平,提高了设计质量,初步估计可以降低产品设计周期达30%左右。ERP系统的有序管理使生产计划更加细致,比如从周期上可以具体到日,从执行单元上具体到工作中心;同时通过评估计划执行情况的偏差,保证计划的准确性和科学性,从而缩短生产周期15%~20%。而通过现代集成制造系统的细致化管理,物流的运转效率和工作质量得到了极大提高,月发货数量可达十几万次。在系统的支撑下,备件管理更加细致和有效,真正使补件率下降为0%;而且经过对立体仓库具体到仓位的分析,使库存空间的占用情况一目了然,并且极大提高了物流的配送效率。
唐车作为轨道交通装备行业的信息化建设先锋,已经走上了一条以信息化技术改造企业核心业务经营模式,为实现企业战略发展目标铺平了道路。
安全开滦
开滦集团始建于1878年,已有130多年开采历史,是国有特大型煤炭企业,被称为中国煤炭工业的源头和中国北方工业的摇篮,曾经创造了多个中国近代工业的第一。建国后到2012年底,开滦共生产优质原煤12.65亿吨,精煤3.17亿吨,上缴利税301.65亿元,为我国工业化进程做出了重要贡献。
目前,开滦已形成五大区域、七大战略基地,分布在河北唐山、河北张家口蔚州、内蒙古鄂尔多斯、新疆伊犁和准东、山西介休和海外加拿大地区。
开滦非常重视“两化融合”工作,已经将其纳入集团发展的战略高度。在国家级信息化和工业化深度融合示范企业(2012年)的大名单中,开滦没有被分在能源行业,而是因为“煤矿井下重大事故危险源识别、检测及灾变预测、预警系统”项目而被作为“安全生产”领域的典范。
“煤矿井下重大事故危险源识别、检测及灾变预测、预警系统”是将信息化、自动化技术综合应用于煤矿井下水、火、瓦斯、顶板等重大危险源的综合预测预警。利用井下网络系统对重大危险源进行数据采集、实时监测;以系统工程理论为指导,采用组态软件、空间数据库、GIS、多智能协作与过程分析等技术,对数据进行处理,通过决策支持系统,对可能出现的危险进行预测预警,同时利用综合自动化系统的调度和控制功能,对相应设备进行控制,大大提高了矿井生产的安全性。该项目首次提出了基于多专业、多种技术手段集成处理的煤矿井下重大危险源检测、识别及预测、预警技术,设计理念新,采用的技术方法先进、可行,具有国际先进水平。项目目前正在开滦钱家营矿的试点应用(总投资3890.51万元),运行效果良好,具备推广条件。
开滦正用实际行动践行着“科技是第一生产力”这一真知灼见。开滦集团信息与控制中心主任王满福说:“在开滦,信息的力量和价值已经得到了充分的展现。开滦今年的两化融合重点项目有41个,总投资9693万元左右,预计项目完成后,预计减少人员424人,综合创效益6172 万元。”另据王满福透露,开滦已经从集团层面提出了建设“智慧开滦”的模式,顶层设计已经制定,目前正按照“总体规划分步实施”原则有序推进。他认为,“智慧开滦”的建设对开滦转型发展、管理水平的提高将起到强大支撑作用。
智能冀东
冀东发展集团有限责任公司是国家建材行业大型骨干企业,目前,公司已经发展成为拥有冀东水泥、冀东装备、秦岭水泥3家上市公司和120家企业,分布在全国12个省区,总资产556亿元,涵盖水泥、混凝土、装备工程、房地产,涉足砂石骨料及建材制品、矿业、贸易物流、海外发展等跨行业、跨区域、跨所有制、跨国界的综合性企业集团。
冀东发展的信息化一开始就是围绕着企业内部的发展需求而着手建设的,每一项建设和投资都是从实际出发,根据企业内部的需要而确定,其中冀东自主研发的水泥散装智能发运系统便是很好的例子。
我们知道,水泥生产企业月底对水泥产品盘库,与实际计量数量有着或多或少的亏损,一直是困扰管理者的难题。随着衡器的大量使用,人力资源的增加、防止各种计量作弊、物资内转计量争议、各衡器计量任务不均衡等种种弊端日益突显,危及着基础计量信息的准确性、也增加了企业的人力及管理成本。于是,冀东自主研发了智能发运系统,通过集中计量(主要包括计量数据集中、计量人员集中、远程监控、现场无人值守、物资跟踪IC卡管理)的管理思想,将原有的、较为分散的计量管理集中起来,建立物资计量中心,以技术和集中管理的双重手段有效防止各种计量作弊,优化岗位管理,提高计量人员工作效率。
目前冀东发展集团的18家子公司已经完成智能发运系统的实施,张家口、临澧等公司处在方案设计阶段。冀东发展集团信息化部部长佟伟楠表示,智能发运项目将有效解决水泥等散装物料企业发运过程中的计量准确性和精度问题,并用详细的数据和事实讲述了智能发运系统的“巨大价值”:由于有效的规避了水泥发运环节作弊方式,智能发运系统一年为企业挽回损失2.03亿;优化了发运秩序,避免了关系车、霸王车横冲直撞的现象,提高了企业形象;发运效率提高50%,灌装效率提高50%,每天节约车辆灌装时间约一个小时,合计一年为运输企业节约成本5.4亿元。
冀东的智能发运系统并对整个建材行业具有指导和示范作用,在建材行业水泥、商品混凝土、矿粉等大宗物资运输都具备推广价值。
绿色唐钢
唐山钢铁集团有限责任公司是我国特大型钢铁企业,河北钢铁集团的骨干企业,具有1800万吨/年的配套生产能力,钢材产品主要为板、棒、线、型等4大类,包括热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、彩涂板、中厚板、不锈钢板等140多个品种,近1000种规格,其中,精品板材占产品总量的40%。2012年末,公司资产总额1052亿元,全年营业收入710.29元,实现利税18亿元。
在钢铁企业不断谋求转型发展的时代,当资源和环境成为钢铁企业发展的突出矛盾,绿色转型已经成为唐钢的必有之路。唐山钢铁集团副总经理刘键指出,对于钢铁企业,能源成本占总成本的三分之一,因此要想提升唐钢的竞争实力,必须在能源管理上做文章。为此,唐钢启动了能源管控中心项目,作为其能源信息化系统的一个重要组成部分,能源管理系统可以对能源数据进行采集、加工、分析和处理,从而实现对能源实绩、能源计划、能源平衡和能源预测等全方位的监控与管理。
【关键词】 300万吨安全高效作业线 电液控制系统 经济社会效益
液压支架电液控制系统是使井下采煤实现机械化向自动化转变被称为采煤技术的第二次重大改革,是煤矿21世纪的高新技术,是实现综采工作面高产高效的关键技术,目前,国外液压支架电液控制技术已经发展到相当成熟阶段,发展十分迅速。美国、澳大利亚、南非等国家新装备的综采工作面几乎全部采用电液控的液压支架。而我国的液压支架电液控制系统研制已经离了十几年时间,至今仍未得到推广应用。全国只有神华集团神东矿区等为数不多几家矿区从国外引进了电液控液压支架。
1 项目研究过程和研究方法
(1)研究十采区7煤层开采的矿压显现规律以及上下顺槽巷道变形情况。(2)整理我公司7煤层的厚度、倾角、顶底板情况以及地质构造情况等。(3)收集整理7层所使用的比较成功的综采工作面设备的情况,找出其优缺点。(4)收集整理国内外综采工作面配套设备选型技术资料。(5)收集整理目前国内外先进的综采工作面设备情况,获得设备的适应条件和各种技术参数。(6)逐步获得我公司7煤层综采工作面配套设备选型技术。(7)现场收集整理液压支架电液控制技术在钱矿复杂地质条件下的使用问题,找出其优缺点。(8)收集整理国内外液压支架电液控制技术资料和使用经验。(9)针对我公司的现有条件,逐步获得与我公司相适用的安全的电液控液压支架应用技术和成功技术管理经验。(10)为了适应我公司综采工作面断层多的现状,采煤机需具有强力截割岩石的能力,截割岩石的以小于等于f8为限,同时达到大功率、高强度、高速度、高生产能力开采要求。调研分析后,采煤机拟选用MG650/1515-WD。
2 300万吨作业线设备参数(表1所示)
3 主要技术成果
结合开滦集团有限责任公司钱家营矿各煤层地质及构造特征。为高效开采中厚煤层,开滦集团公司积极引进先进的采矿技术,自中厚煤层应用一次采全高综采技术以来,今年在钱家营矿2075E工作面使用自动化、大功率、高性能、高强度先进设备。该设备在2075E工作面投入使用以来,已经创出了最高日产8000多吨的好成绩,首次在集团公司使用就展示了良好的技术性能。此套装备都采用最先进的配套设备,是目前钱矿公司支护高度最高(4.2m)、工作阻力最大(9800KN)、控制最先进(采用电液控制系统)、工作面设备装机功率最大(达5000KW以上)的设备。尤其ZY9800/20/42D液压支架采用电液控制系统,效率高,能实现单台支架自动控制,成组控制和远程控制,并与采煤机联动,通过红外线技术,按采煤机位置控制支架的自动程序动作,实现全工作面支架全自动采煤程序。在井下中央主控制计算机上能显示工作面液压支架、采煤机、刮板运输机等各种设备的运行状态,实现数据采集、分析、显示及传输,能诊断支架控制系统故障、并显示和报警。在开滦钱家营矿复杂地质条件下对这套自动化配套设备的使用中存在的问题进行研究,使这套设备在开滦钱家营矿充分发挥其高端设备的高效率性能,提高钱矿公司的安全高效矿井水平。
4 推广应用范围及前景
该套设备在2075E工作面投入生产使用后,该工作面日产量达到8000吨/日以上,增加工作面单产,工作面生产能力可达到300万吨/年,与同类其它的综采工作面在相同时间内相比可多采煤炭12万吨/月。该套设备技术的引进使用提高了劳动生产率,减轻了工人劳动量,改善了矿工作业环境,实现安全生产,保证企业健康、持续、稳定地发展。在同条件工作面,同时间内相比,多回采出30万吨煤炭,取得了明显的安全经济效益。为开滦集团公司的其他煤矿生产矿井提供了宝贵的技术经验,可以在开滦集团的适应煤矿进行应用推广。
5 存在问题及今后研究方向
电液控技术液压支架的关键难点是电液控制阀组的可靠性和电器元件的可靠性,保证电源控制阀组的安全、可靠就成为实现液压支架自动控制的关键所在。今后的主要研究是在钱矿公司现有的地质条件和环境下,工作面如何安装并保证电液控液压支架达到安全高效的水平。其关键技术是:电液控制系统操作。电液控系统技术管理。
摘 要: 采用煤矿矿井水水源热泵为煤矿矿区及生活后勤供应生活热水、采暖和制冷,可以为企业节约能源消耗,达到节能减排,保护环境,提高企业效益的目标。工程的建设将进一步推动煤矿企业可再生能源应用工作又快又好发展,有较大的推广前景。
关键词: 矿井水;水源热泵;工程;应用
一、引言
近年来,水源热泵系统得到了广泛应用,尤其是各煤矿企业,利用煤矿矿井水水源热泵系统为矿区及生活后勤供应生活热水、采暖和制冷,为企业节约了能源消耗,达到节能减排,保护环境,提高企业效益的目标。开滦集团建设了13座矿井水处理厂、5个矿井水能量利用项目。目前,矿区矿井水处理能力达到了16.3万吨/日,矿井水能量利用总制冷量和总制热量分别达到25224KW和40678KW。其中范各庄矿业公司、吕家坨矿业公司和东欢坨矿业公司等陆续新建了净化水厂,将从矿井中排出的矿井水进行净化处理达到饮用水标准后,为矿区及生活后勤单位供给生产、生活用水。经过处理后的矿井水水温常年保持在16~19℃之间,比同期的冬季室外气温高,比夏季室外气温低,且日水温、水量的波动较小,这为利用水源热泵供暖和制冷提供了极为便利的优越条件。经过处理后的矿井水作为水源热泵的冷热源,净化后的矿井水经过热泵机组换热后,直接进入自来水管网作为矿区及生活后勤单位生活用水使用。这种环环相扣的水资源综合利用方式,为建设资源节约型、环境友好型社会及资源的综合利用方面,树立了良好的示范作用。
二、水源热泵的基本原理
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。夏季机组低温介质水转换建筑中热量降温,冬季把暖网水热能转换到建筑物供暖。水源热泵与常规空调相比,具有高效节能、节水省电、环保效益显著的特点。其一机多用、应用范围广、运行稳定可靠,维护方便,能源可再生利用等诸多优点优势,有着持续发展的需求。
三、水源热泵系工程设计方案
(一)工程简介
水源热泵工程采用矿井水水源热泵为生产和生活提供制冷、热负荷。夏季水源热泵机组提供冷量,冬季则提供采暖需求,全年为矿区男、女更衣室提供洗浴热水。
(二)工程设计原理
本工程利用矿井水中较低的能量,冬季为热泵机组提供低温热源,将矿井水中低位能量转化为高位能量,供给末端采暖使用和制备生活热水;夏季为热泵机组提供冷源,热泵机组向空调末端提供冷量,进行空调制冷。
(三)系统工艺流程
水源热泵制热工况水利用流程图见图1,制冷工况水利用流程图见图2.矿井水提取工艺为:水池矿井水循环泵矿井水源热泵机组管道输送排入水池。
(四)工程技术方案
1、制冷技术
该工程的水源热泵空调系统是以水源热泵机组作为空调主机,采用矿井水作为水源的系统,通过系统管路上阀门的开闭实现机组制冷与制热的切换。热泵机组本身具有既制冷又制热的功能,且制冷效率远大于分体式空调器的制冷效率。与家用空调器相比,至少节能40%。
2、热回收技术
该工程中有全年的热水负荷,将采用热回收技术和设备。利用这部分热量来获取热水,实现废热利用的目的。热回收技术应用于水源机组,减少原冷凝器的热负荷,使其热交换效率更高;所以经过热回收改造后,其工作效率都会显著提高。根据实际检测,进行热回收改造后机组效率提高5%-15%。技术改造后负荷减少,机组故障减少,寿命延长。
3、工作方式
系统采用一组空调水循环泵作为空调水和采暖水的循环动力。工程所使用的矿井水已经经过处理,达到饮用水的标准,可直接进入水源热泵机组。
4、工程主要设备
根据采暖、空调负荷状况,选择SGHP1800型水源热泵机组作为空调主机,夏季制冷和提供生活热水,冬季供热和提供生活热水,机组主要技术参数见表1.
SGHP1800A型热泵机组耗电功率:制热时421KW,制冷时300KW。全年制备生活热水需2台机组,耗电功率842KW,夏季制冷时需2台机组,耗电功率600KW,冬季采暖时需1台机组,耗电功率421KW。
四、效益分析
(一)技术经济分析
1、常规能源替代量
与传统的系统相比,水源热泵每年可以节约常规能源约4400万kWh;若系统的使用寿命按照15年计算,总共可以节约常规能源约66522万kWh。
2、费效比
水源热泵工程的使用寿命按照15年计算,则该工程的费效比(增量成本/寿命期内常规能源替代总量)约为0.04元/kWh。
3、运行费用分析
经核算,综合考虑运行的电费、人员费、折旧费等各项运行费用,水源热泵工程的运行费用每年约为603.4万元。
(二)效益分析
1、节能效益分析
水源热泵工程实施后,每年可以节约标准煤约10895t。其中每年采暖节约标准煤1205t,制冷节约标准煤239t,生活热水供应节约标准煤9451t,具有很好的节能效益。
2、济效益分析
水源热泵工程实施后,每年可以节约人民币约562.6万元。工程总投资约2242.2万元,投资回收年限为4年。
(三)环境影响分析
近年来,唐山市的大气环境污染日益严重,尤其是冬季采暖季,而以煤为主的能源消费是造成大气环境污染的重要原因。因此,如何在采暖供热方式的选择上突出环境保护的制约,具有重要意义。水源热泵工程无需锅炉,没有燃烧过程,不存在固体废弃物、有毒有害气体及烟尘排放等问题,不消耗水资源,不污染地下物质,因而是环保的空调系统。水源热泵工程实施后,每年可以减少向大气排放约7343t(按碳计)二氧化碳,217.9t二氧化硫,108.9t粉尘,环境效益非常明显。
五、结论