王鑫

摘要：通過分析水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢的原因及危害，対試運(yùn)行的軟水器的運(yùn)行效果進(jìn)行研究、試驗(yàn)和比較，提出了使用軟水器降低水環(huán)式真空瓦斯泵工作液的水質(zhì)硬度，可以有效控制水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢，解決了困擾煤礦行業(yè)多年的難題。

關(guān)鍵詞：水環(huán)式真空瓦斯泵;溶積度;結(jié)垢控制

1水環(huán)式真空瓦斯泵運(yùn)行原理

水環(huán)式真空瓦斯泵使用水作為工作液，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，水被葉輪拋向四周，形成一個(gè)封閉的水環(huán)，水環(huán)與葉輪輪轂之間形成一個(gè)月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個(gè)小腔，在瓦斯泵吸氣和排氣過程中，通過改變這些小腔的容積而產(chǎn)生壓力，將瓦斯被吸入泵體后排出。

2現(xiàn)煤礦水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢處理的現(xiàn)狀及存在的問題

為了確保煤礦井下瓦斯正常抽采，水環(huán)式真空瓦斯泵必須處于長(zhǎng)期運(yùn)行狀態(tài)。由于我國北方水的硬度普遍高，水環(huán)式真空瓦斯泵運(yùn)行一定時(shí)間后，泵體就會(huì)結(jié)垢，影響設(shè)備的正常使用。大部分煤礦一般使用具有腐蝕性的清洗液清洗泵體，達(dá)到去除結(jié)垢物，提高設(shè)備運(yùn)行效率的目的。但在清洗過程中，清洗液不但嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，縮短設(shè)備使用壽命，而且清洗后的廢液無處排放，嚴(yán)重污染環(huán)境。

2水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢的原因及危害

2.1水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢的原因

2.1.1水質(zhì)硬度因素。華晉焦煤沙曲一號(hào)煤礦瓦斯抽放站的原水來自柳林縣康家溝的深井水，經(jīng)柳林縣及山西省環(huán)保局對(duì)水質(zhì)化驗(yàn)后，確定水中含有較多致垢離子，主要是鈣、鎂離子和碳酸根、硫酸根離子。

2.1.2泵體內(nèi)循環(huán)水運(yùn)行環(huán)境因素。泵體內(nèi)工作液不斷被壓縮升溫，蒸發(fā)和濃縮逐漸加劇，致使水中致垢離子濃度超過溶積度而結(jié)垢。瓦斯氣體中含有大量的煤、巖顆粒物，是結(jié)垢物生長(zhǎng)的良好附著體，能加快結(jié)垢過程。水垢的主要成分碳酸鈣，屬于反溶積度鹽，溶液溫度越高，溶積度越小，越容易析出結(jié)垢。

2.2水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢的危害

（1）使泵體厚度增加，不易散熱，增加負(fù)荷;（2）葉輪表面結(jié)垢，使水環(huán)腔工作容積變小，泵體真空度下降;（3）垢片脫落后隨著水環(huán)高速旋轉(zhuǎn)，使泵體兩端大盤處嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致泵體出現(xiàn)裂縫和穿孔。損壞分配板，減小工作腔的密封性，降低瓦斯泵運(yùn)行效率。

（4）硬垢大面積脫落，將葉輪卡死，損壞電機(jī)。

3使用軟水器對(duì)水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢控制的應(yīng)用

3.1軟水器對(duì)水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢控制技術(shù)原理

原水進(jìn)入軟水器后，通過樹脂罐中的離子交換作用，去除原水中的硬度離子（主要是Ca²⁺、Mg²⁺離子），使降硬后的水不再結(jié)垢，軟化水裝置連續(xù)向循環(huán)水池補(bǔ)充軟水量，與在用的循環(huán)水經(jīng)沉淀后混合，使循環(huán)水池的水保持既不腐蝕又無嚴(yán)重結(jié)垢的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢的有效控制。

3.2工藝流程

沙曲一號(hào)煤礦瓦斯抽放站原水來自柳林縣康家溝深井水，原水進(jìn)入瓦斯抽放站后，首先進(jìn)入蓄水池。由于軟化水裝置要求進(jìn)水壓力為0.15-0.5MPa，蓄水池的水通過潛水泵加壓后，進(jìn)入軟水系統(tǒng)進(jìn)行軟化處理。由于軟水系統(tǒng)出水壓力及出水量較小，不能直接為瓦斯泵供水，軟化后的水必須先進(jìn)入循環(huán)水池。瓦斯泵汽水分離器出來的水進(jìn)入循環(huán)水池的回水池，經(jīng)沉淀降溫后進(jìn)入循環(huán)水池，與循環(huán)水池的軟化水通過離心式水泵加壓后，進(jìn)入水環(huán)真空泵內(nèi)。

3.3軟水器

3.3.1設(shè)備介紹

RH-F系列全自動(dòng)軟水器是引進(jìn)美國康科Kinetico進(jìn)口的水力控制閥，具有自動(dòng)控制設(shè)備供水、再生、反沖洗等過程，可連續(xù)穩(wěn)定的供水，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)與民用軟化水設(shè)備。不用電源，管理簡(jiǎn)單。華晉焦煤沙曲一號(hào)煤礦瓦斯抽放站投入2套軟水器，每套軟水器為雙罐系統(tǒng)一用一備，只需定期加再生鹽，就可連續(xù)供應(yīng)優(yōu)質(zhì)水。維護(hù)簡(jiǎn)單，故障率極低。

3.3.2工作原理

全自動(dòng)軟水器是利用離子交換的置換反應(yīng)原理，當(dāng)含有硬度離子的原水通過軟水器樹脂層時(shí)，水中的Ca²⁺、Mg²⁺離子被樹脂上吸附的Na⁺離子交換，Ca²⁺、Mg²⁺離子吸附到樹脂上，同時(shí)等物質(zhì)釋放出Na⁺離子，從軟水器內(nèi)流出的水就是去掉了離子的軟化水。

4結(jié)束語

綜上所述，使用軟水器對(duì)水環(huán)式真空瓦斯泵結(jié)垢控制，具有投入成本低、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、能夠延長(zhǎng)抽采設(shè)備運(yùn)行年限的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)煤礦瓦斯涌出量大、需大型抽采設(shè)備的礦井，采用軟水器控制結(jié)垢方法，可以大大推動(dòng)瓦斯治理的高效發(fā)展。

（作者單位：華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲一號(hào)煤礦瓦斯抽放站）