煤礦井下磁分離凈化水處理系節(jié)能及經(jīng)濟效益評估

1、.煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)節(jié)能及經(jīng)濟效益評估報告煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司（原煤炭科學(xué)研究總院）煤炭工業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心二一四年 七月*;項目參加人員項目負責(zé)人：張國光煤炭工業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心主任張超山東環(huán)能環(huán)?？萍加邢薰究偨?jīng)理項目參加人：山東能源新礦集團：張元富新礦集團機電副總工鄭朝勇新礦集團協(xié)莊礦副礦長陳培國 新礦集團龍固礦機電副總煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤炭工業(yè)節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心：張國光工程師蔣翠蓉高級工程師蔡志丹工程師吳洋工程師鄔麗瓊高級工程師報告審核：白向飛目錄1總論- 1 -1.1編制背景- 1 -1.2礦井水處理的概況及趨勢- 1 -1.2.1我國的煤礦礦井水概況- 1 -

2、1.2.2礦井水的性質(zhì)- 1 -1.2.3礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀- 2 -1.3傳統(tǒng)工藝需要解決的問題- 6 -1.4礦井水處理工藝發(fā)展趨勢- 7 -2井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)工藝介紹- 8 -2.1技術(shù)原理- 8 -2.1.1感生磁力和磁分離原理- 8 -2.1.2磁分離技術(shù)和磁種回收技術(shù)- 9 -2.1.3重介加載磁分離設(shè)備工作原理- 10 -2.2工藝流程- 11 -2.3主要設(shè)備功能- 13 -2.4技術(shù)特點- 14 -3系統(tǒng)節(jié)能及經(jīng)濟效益評估方案- 16 -3.1實現(xiàn)目標- 16 -3.2主要工作內(nèi)容- 16 -3.2.1節(jié)能評估- 16 -3.2.2效益評估- 16 -3.2.3相關(guān)耗

3、能設(shè)備現(xiàn)場測試- 17 -3.3評估報告編制說明- 17 -3.3.1系統(tǒng)邊界- 17 -3.3.2節(jié)能及經(jīng)濟效益評估對比基準- 18 -3.3.4節(jié)能量計算依據(jù)- 18 -4工程案例分析（一）協(xié)莊煤礦- 21 -4.1背景介紹- 21 -4.2井下水處理方案設(shè)計- 21 -4.2.1方案選擇- 21 -4.2.2水處理系統(tǒng)設(shè)計方案- 22 -4.2.3項目安裝地點- 22 -4.2.4井下水處理設(shè)備選型- 23 -4.2.5井下水處理峒室設(shè)計- 23 -4.3井下水處理系統(tǒng)運行效果- 24 -4.4節(jié)能評估- 26 -4.4.1安裝前用能情況- 26 -4.4.2安裝后用能情況- 26 -4

4、.4.3節(jié)能評估- 27 -4.5經(jīng)濟效益評估- 27 -4.5.1節(jié)約設(shè)備維修和維護費用- 27 -4.5.2與地面水處理工藝投資對比- 31 -4.5.3日常運行費用對比- 34 -5工程案例分析（二）龍固煤礦- 37 -5.1背景介紹- 37 -5.2井下水處理方案設(shè)計- 37 -5.2.1水處理系統(tǒng)設(shè)計方案- 37 -5.2.2項目安裝地點- 37 -5.2.3井下水處理設(shè)備- 38 -5.3井下水處理系統(tǒng)運行效果- 39 -5.4節(jié)能評估- 41 -5.4.1安裝前用能情況- 41 -5.4.2安裝后用能情況- 42 -5.4.3節(jié)能評估- 44 -5.5經(jīng)濟效益評估- 44 -5.

5、5.1節(jié)約設(shè)備維修和維護費用- 45 -5.5.2與地面水處理工藝投資對比- 48 -5.5.3與地面水處理工藝日常運行費用對比- 51 -6工程案例分析（三）福城煤礦- 53 -6.1背景介紹- 53 -6.2井下水處理方案設(shè)計- 53 -6.2.1水處理系統(tǒng)設(shè)計方案- 53 -6.2.2項目安裝地點- 54 -6.2.3井下水處理設(shè)備- 54 -6.3井下水處理系統(tǒng)運行效果- 56 -6.4節(jié)能評估- 58 -6.4.1安裝前用能情況- 58 -6.4.2安裝后用能情況- 59 -5.4.3節(jié)能評估- 60 -6.5經(jīng)濟效益評估- 60 -6.5.1節(jié)約設(shè)備維修和維護費用- 61 -6.5

6、.2與地面水處理工藝投資對比- 64 -6.5.3日常運行費用對比- 66 -7井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)節(jié)能及經(jīng)濟效益評估- 68 -7.1節(jié)能評估- 68 -7.2節(jié)約設(shè)備維修和維護費用評估- 69 -7.3與地面水處理工藝對比- 71 -7.3.1工程建設(shè)投資對比- 71 -7.3.2日常運行費用對比- 74 -7.3.3運行效果對比- 77 -7.4其他社會和經(jīng)濟效益評估- 77 -7.4.1其他經(jīng)濟效益- 77 -7.4.2安全效益- 78 -7.4.3社會效益- 79 -8結(jié)論與建議- 80 -8.1主要結(jié)論- 80 -8.2主要建議- 82 -附件- 83 -附件1福城煤礦主排水泵

7、節(jié)能監(jiān)測報告- 83 -附件2科技查新報告- 91 -附件3科技成果鑒定保報告- 103 -附件4部分獲獎證書- 115 -1總論1.1編制背景節(jié)約資源和保護環(huán)境是我國的基本國策。隨著我國經(jīng)濟的平穩(wěn)快速發(fā)展，我國的資源環(huán)境壓力日趨顯現(xiàn)。響應(yīng)國家節(jié)能減排、資源綜合利用的相關(guān)政策要求，全國各煤礦企業(yè)正全面開展礦井水的處理及資源綜合利用工作，以提高企業(yè)資源綜合利用效益，減少環(huán)境污染，確保企業(yè)的安全生產(chǎn)，提高經(jīng)濟、社會、環(huán)境、安全效益。煤炭行業(yè)目前采用的礦井水處理工藝設(shè)計大多是傳統(tǒng)的混凝沉淀、過濾工藝，這些工藝雖然在一定時期內(nèi)提高了我國煤礦礦井水資源的處理及綜合利用水平，但是具有投資大、占地面積大、運

8、行成本高、處理效果及能力不足等弊端。因此，尋求一種成熟、高效、經(jīng)濟的礦井水處理及綜合利用工藝技術(shù)，是滿足礦井水環(huán)保要求及資源化利用的迫切需求。同時，礦井水井下處理一體化技術(shù)工藝及設(shè)備的研發(fā)，也是“十二五”國家資源綜合利用的重點之一。1.2礦井水處理的概況及趨勢1.2.1我國的煤礦礦井水概況我國煤炭產(chǎn)量位居世界第一，煤礦礦井水的產(chǎn)生量和排放量也是位居全國工業(yè)廢水的第一，據(jù)統(tǒng)計和測算，目前全國煤炭礦井水的產(chǎn)生量達到每年60億m3左右，目前綜合利用水平65%左右，即每年排放20億m3左右。1.2.2礦井水的性質(zhì)由于各地煤系地層的水文地質(zhì)條件不同，礦井水從涌出到集中水倉再提升到地面的途徑不同，各個礦區(qū)

9、、各個煤礦的礦井水水質(zhì)差別很大，在煤炭行業(yè)水處理和環(huán)境保護界，一般根據(jù)礦井水雜質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，劃分為清潔礦井水、高懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水和含重金屬及放射性礦井水等五類，有些礦井水兼有上述五類中的兩類甚至四類污染物。1.2.3礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀我國大規(guī)模、普遍地進行煤礦礦井水處理始于20世紀80年代中期，至今僅有三十年左右的歷史，但是推廣普及的速度和技術(shù)進步的速度很快，可以說，目前全國一萬余家正規(guī)在冊的煤礦中，除西北地區(qū)極少數(shù)無涌水煤礦外，都建設(shè)了并運行著礦井水處理系統(tǒng)。據(jù)我們近期調(diào)查和測算，全國煤礦礦井水的總處理能力超過35億m3/年。除少數(shù)采取提前抽排或井下清污分流措施的煤

10、礦，能夠直接排放清潔礦井水外，大多數(shù)煤礦的礦井水都需要進行水質(zhì)處理，才能達到環(huán)境排放標準或資源利用標準。煤礦礦井水處理技術(shù)的選擇，取決于排水水質(zhì)和處理后的水質(zhì)要求，即“兩頭決定中間”。1.2.3.1按技術(shù)特征分類根據(jù)礦井水處理的技術(shù)特征，可以劃分為一般處理技術(shù)、特殊處理技術(shù)和深度處理技術(shù)：礦井水一般處理技術(shù)，主要目的是去除礦井水中的煤粉、巖粉等顆粒物和懸浮物，主要技術(shù)手段是預(yù)沉淀混凝-絮凝沉淀過濾。礦井水一般處理技術(shù)的應(yīng)用范圍最廣，占礦井水處理工程總量的90%以上。同時，一般處理技術(shù)還是特殊處理技術(shù)和深度處理技術(shù)必需的前端處理環(huán)節(jié)。特殊處理技術(shù)，主要目的是去除礦井水中過高的酸性、溶解性鹽類、鐵

11、錳離子等主要污染成分，部分礦井水中還有COD、NH、油類等污染物。主要技術(shù)手段是物理化學(xué)法和化學(xué)法，通過中和、氧化、沉淀、超濾、反滲透等化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)作用，把超過標準有害物質(zhì)從水中分離出去。礦井水特殊處理技術(shù)的用戶較少但地域分布相對集中。深度處理技術(shù)，主要指為使處理后的礦井水達到生活飲用水衛(wèi)生標準以及冷卻循環(huán)水及鍋爐內(nèi)水等，對經(jīng)過一般處理或特殊處理的煤礦礦井水進一步進行消毒、活性炭吸附等處理，目的是去除水中病原微生物、微量有機污染物和重金屬離子的組合技術(shù)。礦井水深度處理屬于要求嚴格的水處理技術(shù)之一。1.2.3.2按礦井水質(zhì)特征分類針對不同礦井水水質(zhì)特征，可以劃分以下處理技術(shù)：（1）含懸浮物

12、礦井水處理技術(shù)含懸浮物礦井水是指除懸浮物、細菌及感觀性狀指標外，其它理化指標不超過我國生活飲用水為生標準的礦井水。其主要污染物是來自井下采掘工作中匯入水中的的煤粒、煤粉、巖粉、石油類等懸浮物（SS）。另外細菌含量較多，CODcr偏高。去除礦井水中懸浮物的工藝是礦井水處理過程中的核心工藝，較好的去除原水中的懸浮物將會為后續(xù)其它污染物去除的工藝提供良好的水質(zhì)保證。在設(shè)計其它水質(zhì)類型的處理工藝時，就是在此基礎(chǔ)上添加后續(xù)適當工藝流程，達到對礦井水處理的最優(yōu)化。因此水中懸浮物的去除效果是評價一個礦井水處理系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵依據(jù)之一。含懸浮物礦井水處理技術(shù)的主要技術(shù)步驟如下：混凝礦井水進入反應(yīng)池之前加入混凝劑

13、?；炷齽┩杜浞椒壳爸饕袃煞N，即干投法和濕投法。濕投法投藥均勻穩(wěn)定、節(jié)省藥劑、混凝效果好。混凝劑的選用與配比直接關(guān)系到礦井水的處理效果與處理效率。必須經(jīng)過反復(fù)實驗和調(diào)試，找到最佳藥劑和最佳配比。沉淀、過濾礦井水在反應(yīng)池中與混凝劑充分接觸反應(yīng)后，進入沉淀池。水中的大部分懸浮顆粒在沉淀池被絮凝沉淀下來，出水進入濾池。過濾一般是以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。它不僅能進一步除去水中雜質(zhì)、絮凝作用殘留水中細小的雜質(zhì)，降低水的濁度，而且水中有機物、細菌乃至病毒等將隨濁度的降低而被除去。至于殘留于濾后水中的細菌、病毒等在失去渾濁物的保護或依附時，在濾后消毒過程中也容易被

14、殺滅，這就為濾后消毒創(chuàng)造了良好的條件。消毒經(jīng)過上面三道工藝處理后，水質(zhì)已經(jīng)能夠滿足工業(yè)用水如工業(yè)鍋爐循環(huán)冷卻水、矸石電廠汽機循環(huán)用水等以及綠化用水、農(nóng)業(yè)用水的要求。水的消毒處理一般是生活飲用水處理工藝的最后一道工序。水經(jīng)過凈化處理后，細菌、病毒、有機物及臭味等并不能得到較好的去除，因此消毒的目的在于殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。水經(jīng)過消毒工藝后就進入清水池，并通過管網(wǎng)輸送到用戶。值得注意的是要對反應(yīng)池和沉淀池進行定期排泥，煤泥渣經(jīng)過壓濾后外排，避免二次污染的產(chǎn)生。（2）高礦化度礦井水的處理技術(shù)高礦化度礦井水是指含鹽量大于1000mg/L的礦井水。它主要含有S

15、O42-、Cl-、Ca2+、K+、Na+、HCO32-等離子，硬度相應(yīng)較高，水質(zhì)多數(shù)呈中性或偏堿。這類礦井水還含有較高的煤、巖粉等懸浮物，濁度大。因高礦化度的礦井水鹽含量高，處理工藝除了包括混凝、沉淀等工序以外，其關(guān)鍵工序就是脫鹽。目前我國主要的脫鹽方法有三種：蒸餾法、電滲析法和反滲透（RO）法。蒸餾法蒸餾法淡化礦井苦咸水的工藝流程主要有2種：一種以煤矸石作為沸騰爐燃料生產(chǎn)蒸汽來淡化苦咸水，將達到沸騰爐燃燒要求的矸石等燃料送入鍋爐生產(chǎn)蒸汽，由蒸汽加熱待脫鹽的礦井水，經(jīng)多級高效閃蒸裝置獲得淡水。這些淡水一部分用于補充鍋爐用水，大部分淡化水與一定量的原水混合后成為符合國家標準的生活飲用水；另一種以

16、熱電廠廢熱為能源的電淡水聯(lián)產(chǎn)工藝，它是以煤矸石作為沸騰爐燃料，生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電，采用背壓發(fā)電機組，產(chǎn)生的余熱用來加熱苦咸水獲得淡水，產(chǎn)水成本較低。電滲析法電滲析法和反滲透（RO）法技術(shù)均屬于膜分離技術(shù)。若在膜的兩邊施加一個直流電場，溶液中的離子在這個電場作用下，將做定向遷移，這種離子遷移的過程稱為電滲析過程。反滲透（RO）法反滲透（RO）法是利用高分子膜，以超過溶液滲透壓的壓力實現(xiàn)將溶劑和溶質(zhì)加以分離的方法。對于水溶液來說，在壓力的推動下，只有水分子透過膜，而水中的各種離子、有機物、微生物、細菌、膠體等幾乎都被截留。該方法裝置簡單，占地少，操作管理方便，雜質(zhì)去除范圍廣，運行費用低，沒有二次污染

17、，是目前多有脫鹽方法中能耗最低的一種。電滲析法和反滲透（RO）法對進水水質(zhì)均有嚴格的要求，以防止膜污染。產(chǎn)生膜污染的因素主要來自三個方面：懸浮物、膠體和微粒、溶解性的無機物和溶解性的有機物。針對這三種污染物質(zhì)，就必須對原水進行預(yù)處理，減少這些污染物對膜的影響，提高水處理效果，延長膜的使用壽命。（3）酸性礦井水處理技術(shù)酸性礦井水主要來自高硫煤的開采。原水pH小于6.5，一般pH值在3.06.5之間，總酸度高。此外含有大量的SO42-、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+以及懸浮顆粒物。國內(nèi)煤礦酸性水處理方法主要是中和法，一般采用石灰石或石灰作中和劑進行中和處理。石灰中和法石灰中和法是利用石灰中

18、的CaO與酸性水中的硫酸產(chǎn)生反應(yīng)，使酸性水得到中和。將氧化鈣含量為6781的石灰制成含活性氧化鈣510的石灰乳，加入中和氧化池中，同時進行充分攪拌。經(jīng)沉淀、過濾后，清水達到國家規(guī)定的排放標準（pH6.09.0）或者回用于煤礦工業(yè)用水，廢水中的Fe、Mg、Al等一些有害重金屬離子轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的溶解度很小的氫氧化物沉淀并去除。石灰石中和滾筒法酸性水經(jīng)過耐酸泵連續(xù)送入滾筒中，在滾筒中與中和劑石灰石反應(yīng)。為了保證石灰石與酸性水有較充足的接觸反應(yīng)時間，將滾筒出水送入反應(yīng)池，使隨礦井水帶出的石灰石在反應(yīng)池中與酸性水繼續(xù)產(chǎn)生反應(yīng)，進一步提高酸性水pH值，然后經(jīng)過沉淀處理后出水外排。該法突出優(yōu)點是對中和劑石灰石

19、顆粒直徑無嚴格要求，設(shè)備比較簡單，操作管理方便，處理費用低。但是其工作條件差，二次污染嚴重。為了保持滾筒內(nèi)徑有效尺寸和避免出水口被CaSO4、Fe（OH）3堵塞，要經(jīng)常采用HCl進行清洗，這就使出水pH值往往低于6.0，達不到排放要求，除鐵效率差，增加處理成本。石灰石升流膨脹過濾中和法以細小石灰石顆粒（d3.0mm）為濾料，酸性水自濾池底部進入濾池，在酸性水作用下，石灰石濾池膨脹，顆粒與顆粒之間相互磨擦，使石灰石與酸性水反應(yīng)能夠連續(xù)不斷地進行的一種酸性水中和處理方法。經(jīng)過濾池中和處理后，出水除去沉渣進入曝氣池，在壓縮空氣的作用下，反應(yīng)產(chǎn)物H2CO3徹底分解為H2O和CO2，使酸性水pH值得到進

20、一步提高，最后沉淀處理后外排。該工藝優(yōu)點是操作簡單，管理方便，工作環(huán)境好，處理費用低。但是中和反應(yīng)后的出水，pH值往往達不到6.0。經(jīng)過曝氣后，pH值有所提高，對Fe2的去除率極低，反應(yīng)產(chǎn)物Fe（OH）3、CaSO4經(jīng)常包裹在石灰石顆粒表面，造成石灰石顆粒失去活性，惡化處理效果。所以一般在濾池出水中再投加石灰，以提高水的pH值，加快Fe2氧化速度，提高去除效率。石灰石石灰聯(lián)合處理法該法第一階段采用石灰石中和酸性礦井水中的H，使礦井水的pH值接近6.0，然后投加石灰到pH值為8左右，進一步中和H,同時將Fe2氧化成Fe3，抑制Fe3離子的水解。該工藝適合各種性質(zhì)的酸性礦井水的處理，對高價及低價的

21、鐵離子的去除都比較完全，而且污泥的沉降速度要比石灰乳中和法快，這就克服了單用石灰石法或石灰乳法的弊端。1.3傳統(tǒng)工藝需要解決的問題（1）節(jié)能及節(jié)約需求傳統(tǒng)的礦井水處理工藝是通過礦井的中央泵房花費巨大的能耗將水倉中匯集的礦井水提升到地面處理，同時，由于煤粉巖粉的沉積，水倉中一般是“一倉水、半倉泥”的狀態(tài)，嚴重影響了水倉的有效容積，對于防止水害存在很大的安全隱患。同時，由于水泵提升的是含懸浮物的污水，水泵效率受到嚴重影響，泵體及排水管道系統(tǒng)損毀嚴重。地面處理工藝還存在占地面積大、投資、運行成本高的缺陷。（2）井下水倉定期清淤難題水倉中沉積的淤泥，需要及時清挖，這會帶來許多安全隱患、花費大量的清倉費

22、用。（3）減少對井上環(huán)境的污染地面處理工藝存在“拖泥帶水”現(xiàn)象，污染物轉(zhuǎn)移，造成環(huán)境的二次污染。（4）水資源綜合利用隨著煤炭礦區(qū)水資源日益緊缺和用水量大的煤炭循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，礦井水的資源價值越來越受到重視，特別是在缺水礦區(qū)，礦井水已經(jīng)成為主要的工業(yè)、生活用水水源，并明確寫入行業(yè)技術(shù)政策和設(shè)計規(guī)范。目前煤礦礦井水處理技術(shù)中的排水處理與給水處理已經(jīng)緊密不可分的系統(tǒng)工程，為資源化利用已經(jīng)成為礦井水處理的首要目標。（5）煤泥資源綜合利用地面處理工藝容易造成煤泥的無序排放，浪費煤炭資源。1.4礦井水處理工藝發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的礦井水處理是將井下水倉集中的礦井水提升到地面，在地面建設(shè)礦井水處理廠。自20世

23、紀90年代后期，礦井水井下處理逐漸成為一種技術(shù)潮流，越來越多地被煤礦采用，與地面處理工藝相比，礦井水井下處理不僅是空間位置的變化，更是一種全新的清潔生產(chǎn)理念和高效低碳的技術(shù)路線。礦井水井下處理符合徹底改變煤礦形象（采煤不見煤、出矸不見矸，排水不見水）的時代潮流，是煤炭綠色開采技術(shù)的重要組成部分，并且具有多方面的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。2井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)工藝介紹2.1技術(shù)原理2.1.1感生磁力和磁分離原理2.1.1.1感生磁力感生磁力按公式（2-1）計算：（2-1）其中：F磁磁力，N/kgm/s2；0真空的磁導(dǎo)率，04×10-7wb/m.A；x懸浮物的比磁化率（或物體質(zhì)量磁化系數(shù)），m3

24、/kg；H外磁場強度，A/m；HgradH磁場力，A2/m3。首先被分離物質(zhì)要求是導(dǎo)磁性物質(zhì)，非導(dǎo)磁性物質(zhì)通過微磁凝聚技術(shù)改性為導(dǎo)磁性絮團，該絮團的比磁化率是感生磁力大小的決定因素之一，外磁場強度和磁場梯度的大小也是感生磁力大小的決定因素。2.1.1.2磁分離原理利用感生磁力（電磁場或永磁場）將廢水中的磁性絮團懸浮物打撈分離出來，達到水質(zhì)凈化和懸浮物回收的目的，必須滿足下列關(guān)系式（2-2）：（2-2）其中：F磁作用在磁性絮團懸浮物上的磁力；F機與磁力方向相反的所有機械力的合力。F機包括在水介質(zhì)中的重力分量、微粒沿磁力F磁方向運動時所受到的水介質(zhì)粘斥阻力和顆粒定向運動的加速阻力。在大流量、低濃度

25、的水體中，磁性絮團懸浮物隨流體流動，在磁場中受到磁力和機械力的作用，只有滿足F磁F機時，磁性絮團懸浮物才有可能在磁場作用下被吸附分離。磁性絮團懸浮物被吸引的磁力要求足夠大，大于其它反力，才能將其從水體中分離出來。2.1.1.3效能參數(shù)重介加載磁分離凈化技術(shù)特性用其效能參數(shù)來表征。磁分離的效能定律按公式（2-3）計算：（2-3）其中：N效能參數(shù)；顆粒密度；水的粘度；S總磁作用的總有效面積；Q處理流量；d顆粒直徑。磁力越大，磁分離設(shè)備效能越高，相關(guān)度為一次方正比關(guān)系。磁力有效面積越大，磁分離設(shè)備效能越高，相關(guān)度為一次方正比關(guān)系。2.1.2磁分離技術(shù)和磁種回收技術(shù)2.1.4.1磁分離技術(shù)礦井水處理的

26、主要對象是懸浮物，而懸浮物本身是不帶磁性的，因此，要利用重介加載磁分離凈化設(shè)備凈化礦井水，必須將非磁性懸浮物轉(zhuǎn)化為磁性懸浮物。磁分離技術(shù)就是向原水中投加專用磁種，使磁種在混凝劑的作用下與原水中的懸浮物形成絮團。形成的絮團是以磁種作為“核”的磁種和懸浮物的混合體，因磁種帶有磁性，當絮團沿著水流經(jīng)過重介加載磁分離機時，重介加載磁分離機內(nèi)由稀土釹鐵硼永磁材料，通過磁盤組形成的磁場能捕捉吸附帶磁性的磁種，從而將以磁種作為核的懸浮物絮團一起吸附，實現(xiàn)水與懸浮物的分離，達到凈化礦井水水的目的。2.1.4.2磁種回收技術(shù)磁分離技術(shù)中，采用了投加磁種以使凝聚所形成的絮團帶上磁性。由于投加磁種的過程是連續(xù)的，投

27、加的磁種也將成為運行費用的一部分。為了節(jié)約資源，降低噸礦井水處理的運行成本，同時開發(fā)了磁種回收技術(shù)。能將投入廢水中的磁種回收再利用，通過大量的試驗證明其回收率大于97%，基本可忽略其產(chǎn)生的運行費用。磁種回收的具體方法如下：重介加載磁分離凈化設(shè)備分離出的廢渣，即磁種和懸浮物的混合體，經(jīng)螺旋輸送裝置進入高速攪拌剪切環(huán)節(jié)，實現(xiàn)磁種和懸浮物的分離。分離后的磁種和懸浮物（非磁性物質(zhì)）再經(jīng)由磁鼓回收裝置，將其中的磁種分選出來，實現(xiàn)回收再利用，脫磁后的污泥進入后續(xù)污泥處理系統(tǒng)。2.1.3重介加載磁分離設(shè)備工作原理重介加載磁分離凈化設(shè)備是由一組強磁力稀土磁盤打撈分離機械組成。如圖2-1所示，當?shù)V井水流經(jīng)磁盤組

28、（2）之間的流道時，水中所含的磁性懸浮絮團受到磁場力的作用，吸附在磁盤盤面上，隨著磁盤的轉(zhuǎn)動，迅速從水體中分離出來。運轉(zhuǎn)到刮渣裝置（3）時，形成隔磁卸渣帶，由刮渣刨機構(gòu)（4）輪刮入螺旋輸送裝置（5），卸載的污泥流入磁分離磁鼓。泥水分離后清水從出水口流出，完成凈化過程。圖2-1重介加載磁分離凈化設(shè)備工作原理圖（主要構(gòu)成：1：機架及水槽 2：稀土磁盤組 3：刮渣裝置 4：刨輪機構(gòu) 5：螺旋輸送裝置）2.2工藝流程重介加載磁分離成套設(shè)備主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、混凝系統(tǒng)、泥水分離系統(tǒng)、磁種循環(huán)系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。該系統(tǒng)工藝根據(jù)現(xiàn)場條件及使用形式不同，分為就地安裝式和移動車載式兩種。固定式可應(yīng)用于

29、井下及地面，車載式主要用于應(yīng)急處理。整套工藝主流程全部采用重力流。同時為適應(yīng)井下濕度大、溫度差異大的特點，設(shè)備主要部件都使用不銹鋼材料。設(shè)備內(nèi)腔作了相應(yīng)防護處理，應(yīng)對礦井水中的鈣、鎂離子、酸、鹽、硬度含量高的特點，排水及加藥管線也采用PPR等不易腐蝕的材料，減少腐蝕結(jié)垢及維護量。重介加載磁分離水處理技術(shù)工藝能在3分鐘左右去除水中懸浮物，以及有效去除COD、鐵錳、總磷等污染物。其工藝流程見圖2-2。圖2-2重介加載磁分離技術(shù)工藝工藝流程簡圖（1）井下礦井水凈化礦井水經(jīng)水渠匯集后，先通過格柵去除水中的生活垃圾及較大的雜物，然后自流進入三級沉砂池，沉淀大粒徑的煤、巖顆粒物，池中預(yù)埋潛水式渣漿泵，將沉

30、積下來的大顆粒煤巖粉排入后端的污泥池，上清液自流進入混凝系統(tǒng)。混凝系統(tǒng)通過投加磁種和混凝劑，使懸浮物在較短時間內(nèi)形成以磁種為核的“微絮團”。經(jīng)過混凝之后的水再自流進入重介加載磁分離機進行固液分離凈化，重介加載磁分離機通過磁吸附打撈，使出水水質(zhì)達到SS<10-30mg/L。處理后的水自流進入水倉。（2）磁種回收分離出來的含磁污泥經(jīng)磁回收系統(tǒng)實現(xiàn)磁種與污泥的高效分離，磁種物質(zhì)回收，循環(huán)使用。磁種回收系統(tǒng)設(shè)備見圖2-3。圖2-3磁種回收系統(tǒng)設(shè)備圖（3）脫磁后的污泥含水率約93%，濃度高，無需濃縮，可通過脫水設(shè)備直接處理，干泥通過礦井運輸系統(tǒng)外運。藥劑投加（4）整體工藝設(shè)備實現(xiàn)自控及遠程控制，可

31、以與數(shù)字化礦井建設(shè)要求匹配。2.3主要設(shè)備功能（1）重介加載磁分離機重介加載磁分離機利用稀土釹鐵硼永磁材料的高強磁能積，通過稀土磁盤的聚磁組合，在磁路的設(shè)計上進行創(chuàng)新，實現(xiàn)工作空間的高磁場強度和高磁場梯度，使廢水中鐵磁性物質(zhì)微粒及絮凝吸附在其上的非磁性物質(zhì)微粒，在磁場力作用下，克服流體阻力和微粒重力等機械外力，產(chǎn)生快速定向運動，吸附在稀土磁盤表面，從而將廢水中的懸浮物分離出來，再通過隔磁卸渣裝置將稀土磁盤表面的吸附物卸下，刨入螺旋槽，經(jīng)非磁性的輸渣裝置輸出，實現(xiàn)廢水的凈化和循環(huán)使用。（2）藥劑制備投加裝置藥劑制備投加裝置融藥劑的制備、投加于一體，與重介加載磁分離機配套使用，用于實現(xiàn)PAC和PA

32、M兩種藥劑的計量投加。PAC制備投加裝置由攪拌、投加兩部分組成，攪拌部分負責(zé)藥劑的制備；計量單元則通過計量泵將藥液從儲液箱定量地投加到混凝系統(tǒng)。設(shè)計每8小時補充一次干粉藥劑。PAM采用連續(xù)制備投加裝置，可實現(xiàn)自動投加干粉和連續(xù)配制。（3）混凝反應(yīng)系統(tǒng)混凝反應(yīng)系統(tǒng)提供磁種及藥劑與原水的混合空間，通過機械攪拌的方式使原水與投加物質(zhì)混合均勻。（4）磁分離磁鼓磁分離磁鼓用于回收投加進入原水中的磁種，實現(xiàn)再利用。通過重介加載磁分離機分離出來的渣是磁種和懸浮物所形成的絮團，將這些絮團打散后通過磁分離磁鼓的分選，使磁種和非磁性物質(zhì)分離出來，回收的磁種再次進入原系統(tǒng)作為磁種投加。分離出來的非磁性物質(zhì)進入污泥處

33、理系統(tǒng)，由于含固率高，不需要濃縮可直接脫水。設(shè)備運行穩(wěn)定，回收能力強。2.4技術(shù)特點井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)工藝技術(shù)具有穩(wěn)定成熟、分離時間短、處理能力大等特點。（1）技術(shù)穩(wěn)定成熟核心設(shè)備采用的釹鐵硼稀土永磁鋼，磁場強度穩(wěn)定，為設(shè)備的生產(chǎn)制造及應(yīng)用提供了保障采用稀土磁鋼構(gòu)造分離磁場，技術(shù)穩(wěn)定成熟（2）處理時間短磁分離工藝自流連續(xù)進水。不需要傳統(tǒng)工藝的重力沉降水力停留時間。磁分離技術(shù)因采用稀土磁鋼，其表面產(chǎn)生磁力是重力的640倍以上，能快速捕捉到微小的磁性絮團，泥水分離過程僅需3秒鐘。進出水處理過程僅需要3-5分鐘。磁分離時間短（3）設(shè)備占地少，處理量大由于磁分離工藝實現(xiàn)了一體化、連續(xù)處理功能，單

34、位時間的處理效率高，處理量大。設(shè)備的占地面積小。與傳統(tǒng)處理方法相比，節(jié)約占地95%以上。設(shè)備占地少，處理能力大（4）運行成本低磁分離依靠強磁力進行吸附分離，不需要形成大的絮團，可節(jié)約藥劑使用量（僅為常規(guī)水處理加藥量的1/31/2）；裝機功率低，能耗低，節(jié)約電費；運行維護簡單，節(jié)約人工費。 （5）出渣污泥濃度高系統(tǒng)排泥絕干污泥含量大于70000mg/L，含水率約93%，可不經(jīng)過濃縮過程直接進入脫水設(shè)備。經(jīng)壓濾脫水后，污泥含水率小于60%，便于與礦井運輸系統(tǒng)銜接外運。避免了傳統(tǒng)工藝污泥處理“拖泥帶水”現(xiàn)象。（6）自動化程度高整套系統(tǒng)可實現(xiàn)自動控制及遠程控制，與數(shù)字化礦井建設(shè)相匹配。3系統(tǒng)節(jié)能及經(jīng)濟

35、效益評估方案3.1實現(xiàn)目標以新汶礦業(yè)集團公司趙官礦、協(xié)莊礦、龍固礦和福城礦等四處工程項目為基礎(chǔ)，對山東環(huán)能環(huán)?？萍加邢薰咎峁┑拿旱V井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的節(jié)能量和經(jīng)濟效益進行測量、計算和驗證，并最終對煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)的節(jié)能和經(jīng)濟效益進行整體評估。3.2主要工作內(nèi)容3.2.1節(jié)能評估確定煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)安裝項目節(jié)能量的范圍、邊界和計算方法。以上述四處工程項目實施前后的實際運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)安裝項目的節(jié)能量進行測量和驗證。對煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)安裝項目的節(jié)能量進行整體評估。3.2.2效益評估對煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)安裝項目產(chǎn)

36、生的各項效益進行評估。主要包括：節(jié)電直接經(jīng)濟效益評估；與傳統(tǒng)礦井水地面處理工藝技術(shù)經(jīng)濟效益比較。包括投資、人員、礦建與設(shè)備選型等方面；對于井下水處理系統(tǒng)投運后，主排水系統(tǒng)產(chǎn)生的經(jīng)濟效益評估。包括：對節(jié)約主排水泵及其管網(wǎng)系統(tǒng)維修和維護效益評估；減少主排水水倉清理頻次及產(chǎn)生的經(jīng)濟效益；項目整體經(jīng)濟效益優(yōu)化評估。包括：礦井水回用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益；減少污水排放量產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。3.2.3相關(guān)耗能設(shè)備現(xiàn)場測試為了配合研究報告的實施，選取龍固礦、福城礦和協(xié)莊礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)工程項目，對三礦的主排水系統(tǒng)的電能消耗量和工序能耗指標進行測試，并根據(jù)測試結(jié)果對設(shè)備的運行效率和能耗情況進行分析。3.3評估報

37、告編制說明3.3.1系統(tǒng)邊界項目實施前，系統(tǒng)邊界內(nèi)的主要耗能設(shè)備是原有的主排水泵房中的主排水泵。項目實施后，系統(tǒng)邊界內(nèi)的主要耗能設(shè)備是原有的主排水泵房中的主排水泵和水處理系統(tǒng)的用能設(shè)備。系統(tǒng)實施前后系統(tǒng)邊界見圖3-1。礦井水排水管網(wǎng)地面水處理中央泵房電能（a）項目實施前礦井水排水管網(wǎng)井上利用井下回用中央泵房電能井下水處理系統(tǒng)電能（b）項目實施后圖3-1礦井水井下磁分離凈化水處理項目實施前后系統(tǒng)邊界示意3.3.2節(jié)能及經(jīng)濟效益評估對比基準（1）節(jié)能計算對比基準以礦井水井下磁分離凈化水處理項目實施前主排水中央泵房的工序能耗指標作為節(jié)能計算對比基準。項目實施后主排水中央泵房的工序能耗指標變化作為項目

38、節(jié)能量。（2）主排水系統(tǒng)設(shè)備維修和維護費用對比基準。以礦井水井下磁分離凈化水處理項目實施前，主排水系統(tǒng)中水泵維修、水泵日常維護、水倉和管網(wǎng)清洗等發(fā)生的費用（含人工費）作為計算對比基準。（3）工程建設(shè)投資費用對比基準根據(jù)礦井水井下磁分離凈化水處理項目設(shè)計處理水量和處理前后指標要求，按地面礦井水處理工藝達到相同效果時的工程建設(shè)投資費用作為對比基準，包括設(shè)備投資、基建投資和運行調(diào)試等。兩者的工程建設(shè)投資費用折算成噸水投資費用后進行對比計算。（4）噸水處理成本對比基準根據(jù)礦井水井下磁分離凈化水處理項目設(shè)計處理水量和處理前后指標要求，按地面礦井水處理工藝達到相同效果時的噸水處理成本作為對比基準，包括人工

39、費、藥劑費和電費等。3.3.4節(jié)能量計算依據(jù)3.3.4.1主排水系統(tǒng)工序能耗計算主排水系統(tǒng)工序能耗指標按GB/T 29723.2煤礦主要工序能耗等級和限值 第2部分：主排水系統(tǒng)進行統(tǒng)計計算。按公式（3-1）計算：（3-1）式中：Es主排水系統(tǒng)工序能耗，單位為千瓦時/噸·百米kWh/（t·hm）；W主排水系統(tǒng)的耗電量，單位為千瓦時（kWh）；Q主排水系統(tǒng)的排水量，單位為噸（t）；Hc主排水系統(tǒng)的排水垂直高度，單位為米（m）。3.3.4.2節(jié)能量計算根據(jù)GB/T 13234-2009企業(yè)節(jié)能量計算方法可知：（1）技術(shù)措施是指設(shè)備更新、改造和采用新工藝等措施。（2）技術(shù)措施實施后

40、比采取該項措施前生產(chǎn)單位產(chǎn)品能源消費減少的數(shù)量成為該項技術(shù)措施節(jié)能量。各項技術(shù)措施節(jié)能量之和等于企業(yè)技術(shù)措施節(jié)能量。（3）企業(yè)技術(shù)措施節(jié)能量，用于評價企業(yè)技術(shù)措施總節(jié)能效果。單項節(jié)能技術(shù)措施節(jié)能量，用于評價該項技術(shù)措施的節(jié)能效果。單項技術(shù)措施節(jié)能，節(jié)能量按公式（3-2）計算：（3-2）式中：Eti某項技術(shù)措施節(jié)能量，單位為噸標準煤（tce）；eth某種工藝或設(shè)備實施某項技術(shù)措施后其產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能源消耗量，單位為噸標準煤（tce）etq某種工藝或設(shè)備實施某項技術(shù)措施前其產(chǎn)品的單位產(chǎn)品能源消耗量，單位為噸標準煤（tce）Pth某種工藝或設(shè)備實施某項技術(shù)措施后其產(chǎn)品產(chǎn)量。根據(jù)礦井水井下磁分離凈化水

41、處理項目實際，參照公式（3-2）確定項目實施前后節(jié)能量按公式（3）計算：（3-3）式中：E礦井水井下磁分離凈化水處理項目節(jié)能量，單位為千瓦時每噸（kWh/t）；Esh礦井水井下磁分離凈化水處理項目實施后主排水系統(tǒng)工序能耗，單位千瓦時/噸·百米kWh/（t·hm）；Esq礦井水井下磁分離凈化水處理項目實施前主排水系統(tǒng)工序能耗，單位千瓦時/噸·百米kWh/（t·hm）；3.3.4.2節(jié)能率的計算根據(jù)GB/T 13234-2009企業(yè)節(jié)能量計算方法可知：節(jié)能率是指統(tǒng)計報告期比基期的單位產(chǎn)品（產(chǎn)值）綜合能耗降低率，用100%表示。產(chǎn)量節(jié)能率按公式（3-4）計算：

42、（3-4）式中：c產(chǎn)品節(jié)能率，%；ebc統(tǒng)計報告期內(nèi)單位產(chǎn)品能耗，單位為噸標準煤（tce）；ejc基期單位產(chǎn)品能耗或單位產(chǎn)品能源消耗限額，單位為噸標準煤（tce）。根據(jù)礦井水井下磁分離凈化水處理項目實際，參照公式（3-4）確定項目實施前后節(jié)能率按公式（3-5）計算：（3-5）式中：節(jié)能率，%；4工程案例分析（一）協(xié)莊煤礦4.1背景介紹2009年7月，山東環(huán)能環(huán)?？萍加邢薰靖鶕?jù)煤礦特點，依據(jù)煤礦井下硐室、巷道參數(shù)、通風(fēng)、溫度、濕度、水量水質(zhì)、水倉參數(shù)、供配電、設(shè)備防爆等具體情況。于2010年2月在新礦集團協(xié)莊煤礦-300水平建成投運礦井水井下磁分離凈化處理工藝，做到了清水入倉、減少水倉清淤的安

43、全風(fēng)險及費用，減少礦井水提升系統(tǒng)的損壞，大量減少了排水能耗，煤泥資源有效回收。出水指標優(yōu)于煤礦污染物排放標準，出水全部供熱電廠冷卻循環(huán)水、洗煤補水、洗浴用水、綠化及生活等用水。屬于資源綜合利用及節(jié)能減排的示范項目。目前已經(jīng)穩(wěn)定運行4年多。是國內(nèi)首家采用此工藝的礦井水處理項目。 4.2井下水處理方案設(shè)計4.2.1方案選擇協(xié)莊煤礦-300水平產(chǎn)生礦井廢水最大水量約420m3/h，據(jù)其生產(chǎn)地質(zhì)條件，水中主要污染物為懸浮物。為充分利用資源，節(jié)約提升費用，項目擬將礦井水在井下處理后回用。目前礦井水處理所選用的凈水設(shè)備多為市政水處理通用設(shè)施。對于混凝沉淀，一般的處理工藝有平流沉淀池、斜板/管沉淀池，效率更

44、高的有迷宮斜板沉淀池。由于礦井水與普通地表水的水質(zhì)特性差異很大，一般凈水設(shè)施的處理量只能達到其原設(shè)計水處理量的40%-60%，具有占地面積大、藥劑投加量高等顯著缺點。本項目結(jié)合協(xié)莊煤礦礦井水的實際情況，綜合考慮投資、占地、運行成本、使用效果和井下使用條件等因素，采用重介加載磁分離水體凈化技術(shù)對礦井水進行處理。重介加載磁分離水體凈化系統(tǒng)作為處理礦井水的新技術(shù)，因其具有占地小、投資省、處理水量大等優(yōu)勢而得到業(yè)內(nèi)環(huán)保專家的認可，并大力加以推廣應(yīng)用。特別是在礦井水井下處理的情況下，傳統(tǒng)的技術(shù)不僅受到井下巷道條件的限制，而且由于其停留時間所導(dǎo)致的設(shè)備體積大，相應(yīng)占地面積大、土建費用高。同時，該套設(shè)備為適

45、應(yīng)井下使用的需要，還特別在防腐、防潮方面進行了專門設(shè)計。設(shè)備主要部件全部采用不銹鋼制作，其余部件均采取了防腐措施，電氣及控制系統(tǒng)也都符合井下使用防護要求。相比而言，重介加載磁分離水體凈化技術(shù)滿足井下使用條件，非常適合用于礦井水的井下處理。4.2.2水處理系統(tǒng)設(shè)計方案4.2.2.1設(shè)計處理能力設(shè)計最大處理能力：500m3/h （12000m3/d）。4.2.2.2設(shè)計指標協(xié)莊煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)設(shè)計指標見表4-1。表4-1協(xié)莊煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)設(shè)計指標主要指標備注設(shè)計進出水指標重介加載磁分離設(shè)備進水指標懸浮物SS：300-400 mg/L重介加載磁分離設(shè)備出水指標懸浮物SS：&

46、lt;10mg/L設(shè)計污泥指標磁分離磁鼓出渣含水率93%污泥可直接輸送至壓濾機4.2.3項目安裝地點協(xié)莊煤礦-300水平中央水倉前通道，安裝地點涌水量360m3/h。設(shè)計處理能力500m3/h，實際處理能力達到設(shè)計能力的95%，即480 m3/h。協(xié)莊煤礦-330中央泵房排水垂直高度為459m，主排水管管徑273mm，排水管斜長975m，中央泵房水倉容積共6803 m3。中央泵房配有主排水泵7臺，主要技術(shù)參數(shù)見表4-2。表4-2主要設(shè)備選型設(shè)備型號生產(chǎn)廠家電機型號額定電流（A）額定電壓（V）額定功率（kW）水泵額定揚程（m）MD280-65×10揚子江泵業(yè)YBJC5002-4108.

47、2660009005854.2.4井下水處理設(shè)備選型根據(jù)工藝要求，與處理協(xié)莊煤礦礦井水配套的重介加載磁分離技術(shù)全套設(shè)備型號及主要參數(shù)見表4-3：表4-3協(xié)莊煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)主要設(shè)備選型序號設(shè)備名稱設(shè)備型號主要技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)型式數(shù)量1重介加載磁分離機ASMD-500凈化效率95%，處理能力500m3/h；稀土磁鋼N40，磁盤直徑1200mm，轉(zhuǎn)速0.4r/min；P1.35kW；主體材質(zhì)AISI304。1臺2混凝攪拌器HHN-500水力停留時間3-4min，PAC投加量40ppm，PAM投加量2ppm，磁種投加量350-400mg/L。n1140r/min（n2110r/min），p

48、=1.5kW2臺3磁分離磁鼓（含配套高速攪拌和磁種計量投加裝置等）HCG-500HCG-500，處理能力1-3m3/h，磁種回收率98%，P8.6kW；稀土磁鋼N40，磁鼓700mm，筒體轉(zhuǎn)速1.5r/min；主體材質(zhì)AISI304；德國耐馳泵。1臺4PAC配置投加設(shè)備（含藥劑制備/儲液/計量投加單元等）HN-500-A配制濃度：10%，配制周期：8h，P2kW；計量泵為美國米頓羅Miltonroy,箱體內(nèi)襯FRP。1臺5PAM配置投加設(shè)備（含藥劑制備/儲液/計量投加單元等）HN-500-M配制濃度：0.1%，連續(xù)配制，P2.2 kW計量泵為美國米頓羅Miltonroy1臺6污泥泵Q2m3/h

49、（初定），H10m，P1.5kW1臺7電氣控制系統(tǒng)就地控制及防爆系統(tǒng)，含變壓器、觸摸屏、變頻器等全套。主要元器件采用西門子/施耐德。1套4.2.5井下水處理峒室設(shè)計本項目井下水處理峒室選址與設(shè)計，綜合考慮了井下地質(zhì)條件與礦井生產(chǎn)實際，為減少巷道工程量，水處理峒室在原有-300水倉沉淀池硐室的巷道基礎(chǔ)上進行擴大開拓。根據(jù)附近相臨巷道的實際情況，該巷道通過范圍內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，煤巖層產(chǎn)狀較穩(wěn)定，適合開拓大斷面機電設(shè)備峒室。4.3井下水處理系統(tǒng)運行效果礦井水的處理效果較好，平均進水懸浮物SS=350mg/L，出水在5-6mg/L，總磷、COD、鐵錳的去除率在95%以上。井下水處理系統(tǒng)現(xiàn)場見圖4-1

50、，水處理前后外觀對比見圖4-2，井下水處理系統(tǒng)運行前后水質(zhì)檢測報告見圖4-3。 （a）系統(tǒng)概況 （b）主機 （c）磁回收系統(tǒng) （d）加藥系統(tǒng) （e）電控系統(tǒng) （f）出水圖4-1協(xié)莊煤礦-300m礦井水井下處理項目工程現(xiàn)場圖4-2協(xié)莊煤礦-300m礦井水井下水處理前后外觀對比 （a）處理前 （b）處理后圖4-3井下水處理系統(tǒng)運行前后水質(zhì)檢測報告4.4節(jié)能評估4.4.1安裝前用能情況2009年，協(xié)莊煤礦-330中央泵房全年運行數(shù)據(jù)如下：（1）耗電量：9531242kWh；（2）排水量：4199751m3；（3）排水垂高：459m主排水系統(tǒng)工序能耗指標按公式（3-1）計算如下：4.4.2安裝后用能情

51、況2013年，協(xié)莊煤礦-330中央泵房全年運行數(shù)據(jù)如下：（1）耗電量：11213226kWh；（2）排水量：5465254m3；（3）排水垂高：459m主排水系統(tǒng)工序能耗指標按公式（3-1）計算如下：4.4.3節(jié)能評估（1）節(jié)能量計算煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)項目安裝前后的節(jié)能量按公式（3-3）計算如下：協(xié)莊煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)項目安裝前后的節(jié)能量0.047kWh/（thm）。按項目實施后的排水量和排水高度折算年節(jié)電量如下：0.047kWh/（thm）×5465254t×4.59hm=117.90萬kWh（2）節(jié)能率計算煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)項目安裝前后的節(jié)

52、能率按公式（3-5）計算：協(xié)莊煤礦井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)項目安裝前后的節(jié)能率9.51%。4.5經(jīng)濟效益評估4.5.1節(jié)約設(shè)備維修和維護費用通過井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)前后的礦井水平均懸浮物（SS）濃度分別為280-300mg/L和5-6mg/L。通過處理后大大降低了礦井水中懸浮物濃度，減少了整個主排水系統(tǒng)的日常維護和維修的次數(shù)，降低了設(shè)備維修和維護的費用支出。系統(tǒng)安裝前后協(xié)莊煤礦-330水平中央泵房水倉容積6803 m3，主排水管斜長975m×4，主排水管管徑273 mm×9。根據(jù)中央泵房技術(shù)參數(shù)和井下磁分離凈化水處理系統(tǒng)安裝前（2010-2011年）和安裝后（2013年

53、）主排水系統(tǒng)設(shè)備維修、日常維護、主排水系統(tǒng)清倉和清洗管網(wǎng)等工作的開展情況，計算相關(guān)費用支出情況如下：4.5.1.1安裝前（1）設(shè)備維修和日常維護費用，共計117.6萬元/年協(xié)莊煤礦-330水平共有主排水泵7臺，水泵維修費用約為16萬元/臺次，日常維護費用約0.8萬元/臺/年。系統(tǒng)安裝前，每臺主排水泵每年需要進行1次維修。因此，安裝前設(shè)備維修和日常維護費用計算如下：維修維護費=16.0萬元/臺次×7臺×1次/年+0.8萬元/臺/年×7臺×1年=117.6萬元/年。（2）主排水系統(tǒng)清倉和清洗管網(wǎng)費用，共計20.0萬元/年主排水管網(wǎng)清理費用主要包括水廠清理和主

54、排水管網(wǎng)清洗的電費、耗材等費用，按20萬元/次計算，系統(tǒng)安裝前每年清理1次。因此，安裝前主排水系統(tǒng)清倉和清洗管網(wǎng)費用計算如下：清倉、清管費=20萬元/次×1次/年=20萬元/年（3）維修、維護、清倉和清管等人工費，共計14.7萬元/年主排水系統(tǒng)進行日常維護、清倉和清管等工作如下：水泵清倉：50-60天/次，7-8人/次；排水管網(wǎng)清洗：50-60天/次，7-8人/次；日常維護：按1次/月，3天/月，4-6人/次。安裝前，每年進行1次主排水系統(tǒng)清倉和清管工作，按協(xié)莊煤礦平均工資150元/天計算，各類清理，則每年進行維修、維護、清倉和清管等工作發(fā)生的人工費計算如下：人工費=50天/次×8人/次×150元/人/天×1次/年+50天/次×8人/次×150元/人/天×1次/年+1次/月×3天/月×5人/次×12次/年×150元/