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「神东名片」自主创新、重大科研成果、填补行业空白……这些标签都属于它!

神东煤炭 图说神东 2023-02-21


2020年11月1日,神东又一个综采工作面使用了一套纯水介质液压支架


没错,是“又”。这回是在神东哈拉沟煤矿,5.5米,全套自主研发。


「世界首套」的历史记录,是神东锦界煤矿在2018年创下的。


据说,2020年11月20日,那个「世界首套」,已经完成了第二个综采工作面回采。


这个纯水液压支架,到底是个啥?


1
科普时间 液压支架


说纯水之前,我们先了解一下液压支架吧。


嘿,你知道当下煤炭行业最盛行的开采方式是什么吗?


恭喜你答对了。就是综采~


而综采的支护主要是使用液压支架。


即传说中的「钢铁长城」。整整齐齐,守护着煤矿工人。



这液压支架,是干嘛用的呢?


液压支架是煤矿综采设备中最重要的设备之一。其主要用于煤矿井下工作面开采支护顶板,保护设备和人员的安全,在神东,大多数矿井的综采工作面液压支架数量在150台以上,根据每个煤矿的采高、坡度、地质结构、环境不同,设计使用的液压支架基本不同。


回到我们的今天的主题,纯水介质液压支架——


在纯水介质之前,包括国内外,综采工作面液压支架用的是乳化液。而乳化液是由一定比例的乳化油和水配比而成。


乳化油则是一种棕红色的油状液体,几乎没什么气味。


图片来源于网络


这个东西,其实很有用。


它循环地工作于液压支架的系统中,重点来了——


液压支架的一切动作,全靠乳化液这种液体作为介质来驱动。


乳化液只是一种介质,是“液压”的“液”。


这种类型的“液”,虽然能防腐防锈稳定性出色,但毕竟是一种化学剂。


在煤炭开采过程中使用液压支架时,会不经意间流入地下水。


油水结合不能分离,从而造成了污染。



2
科普时间 纯水诞生记


研究人员做过一组实验——

将同一金属材料零件分别浸泡在普通水、乳化液、纯水三种介质中。


实验发现
普通水浸泡1天后,金属出现锈斑、3天全部锈蚀
乳化液30天出现锈斑
纯水380天,未出现任何锈蚀

测试结果证明:纯水具有不导电、不产生电解质腐蚀的特性。

只要将水中的杂质、导电离子、氧气去除,将普通水处理为纯水作为工作介质,就能解决液压元件生锈的问题。

所以,当前需要解决的就是,把普通水转化成纯水。

后来,研究人员又研发了纯水制备装置系统。


它由超滤系统,一级、二级反渗透系统,EDI(电去离子系统)及控制系统组成。

矿井水先进入超滤系统,去掉颗粒杂质。

再进入一级、二级反渗透系统,去掉水有机物、矿物质、细菌微生物等物质。

最后进入电去离子系统,去掉水中残留的微量盐分。

通过这“三去”,电阻率大于12兆欧·厘米的纯水就产生了。


3
科普时间 纯水入井记


2018年,神东煤炭集团将纯水液压支架列为重要的科研项目。

2018年12月8日,神东锦界煤矿综采工作面世界首套纯水液压支架,经过近4个月的工业性试验,宣布试用成功并正式投用。

在使用过程中,又产生了新的问题——

刚开始,经过“三去”后产生的纯水,各项指标都OK。可没多久,电阻率就不达标了,而且水质也不行。

经过技术人员反复观测,锁定了一个8立方米的缓冲水箱。

这个缓冲水箱是用来存储纯水的,而它却直接与空气接触。


没过多久,就被空气中的杂质污染,从而导致了电阻率下降。

于是,研究人员通过综合研判,改制成4个圆筒型的不锈钢水箱,加装了浮顶隔绝空气。

「纯水制备装置的数据现在已经接入矿数字化信息平台,调度室、手机上都能随时监测水质变化、系统运行情况等,纯水液压支架可以放心、安心使用。」



4
纯水背后的守护者


纯水液压支架从2014年初步构想的提出,到2018年正式投用,只用了短短5年时间。

要说其间的不容易,没有谁比杜奇更清楚。

他来自神东煤炭集团设备维修中心三厂产品研发部。

作为纯水液压支架研发团队的一员,他表示,“整个过程是痛苦的,但结果令人欣喜。”

“世界首套”真心不容易啊,做的就是前无古人的事儿。

没有可借鉴的案例,没有可参考的数据……一切都得靠自己。

再加上被如此寄予厚望,研发人员真是太难了。

杜奇(左一)

他们多次请教相关行业专家,各地走访材料厂家、多方评审交流……从材料选择、密封技术、防腐工艺、电液控制等方面作了全面研究。

他们攻克了——

  • 与水接触的零部件表面防锈难题

  • 密封表面易磨损导致高压水动密封难题

  • 汽蚀与水锤冲击制约泵、阀的寿命技术难题


形成了纯水制备工艺、装备及高效长距离纯水输送技术,智能供液动力系统,纯水液压支架、“三机”及自移机尾智能纯水综采工作面控制系统等关键技术。


从2018年6月份开始,项目对196台液压支架进行了改造,其中包括27种不同规格阀类改造,11种不同类型密封、导向套等的防腐处理。

总算,付出了1万小时,得到了惊喜。

纯水液压支架运行稳定。这个世界煤炭史上的一次尝试,成功了。


5
小结 纯水液压支架在神东

绿色开采是煤炭行业发展的新阶段,是新型煤炭工业发展的方向。

纯水液压支架优势


绿色环保。自来水、地下水、矿井水均可作为水源生产纯水,真正实现零污染排放。对井下水、土地无生态影响,符合国家环保政策要求。

运营成本低。截至2020年11月,锦界煤矿顺利回采两个工作面,累计推采10650米,生产原煤1230万吨,吨煤节约成本0.46元,减少乳化液排放260吨。

故障率低。纯水介质清洁度极高,无腐蚀,液压件工况好;因油缸、阀、密封件故障率低,维护工作及配件消耗相应减少,从而促进了煤矿高效低耗生产。

“这是由中国人自主创新、研发的纯水介质液压支架,是解决综采工作面使用乳化液污染水源难题方面取得的一项重大科研成果,填补了国内外综采工作面使用纯水介质的空白。”中国煤炭工业协会主任刘富对首套纯水支架系统给予了高度肯定。

纯水介质系统的成功应用,是国家能源集团、神东煤炭集团践行“绿水青山就是金山银山”理念在煤矿清洁生产方面的生动实践,是综采液压传动使用传统介质转化升级的创新成果,是煤矿实现绿色开采的重大突破,具有里程碑的意义。


参考资料
1.《探秘世界首套纯水液压支架》神东新闻中心 李霞 锦界煤矿 李德春
2.《世界首套纯水介质液压系统完成第二个综采面生产》神东锦界煤矿 李德春
3.《全球首套「水支架」在三一研制成功!井下直播刷新行业认知》三一集团
4.《煤矿液压支架是干嘛用的》河南合信
5.《纯水液压支架怎么样》采矿博士



来源 | 图说神东(ID:tushuoshendong)
作者 | 神东全媒体记者 李季
通讯员 | 神东锦界煤矿 李德春 设备维修中心 杜奇
部分素材来源 | 神东新闻中心 李霞 王伟 生产服务中心 石福禄 补连塔煤矿 杨虎 陈垚
编辑 | 何小图
校对 | 霞小图


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