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真空设备/泵 |
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采矿行业利用高效泵机对抗全球变暖 |
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作者：Petar Ostojic |
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全球变暖是全人类共同面临的一大难题，拉丁美洲尤为严峻。本文中海王星泵机（Neptuno Pumps®）的项目和产品经理Petar Ostojic向我们阐述了高效泵机系统在节能减排上的诸多优势，能够减轻对环境、全球变暖的负面影响。
泵产品是一个非常重要的通用机械产品，广泛应用于国民经济建设中的各个领域，被誉为工业的心脏。据统计，泵机的耗能在整个工程中占到了30%左右。然而，世界范围内大概有九成泵机都在低效运作，每年浪费巨大的能源成本，并排放大量二氧化碳。
研究表明，输送同样量的水，一台工作效率仅达到80%的泵机在工作时会比正常泵机多消耗40%的能源，并额外产生20%的二氧化碳排放。
采矿作业需要消耗大量的水和能源维持运转，而这两项资源在拉丁美洲尤为稀缺珍贵。尽管如此，当地矿区却存在着大量的低效泵机，高耗能高排放。这个问题成为了“房间里的大象”，没有严格清晰的法律来规范泵机标准，以提高能效，解决过量的碳排放。
为了更形象地说明这个问题，请看例子：每人的平均碳排放大概7吨，接近一头成年公象的体重。而一台15,000马力的水泵系统每年大概有106,900碳排放，相当于15,270头大象的重量。对于采矿公司而言，他们必须正视泵站中的这些“大象”，并积极承担企业的社会责任。
泵机系统
智利铜矿企业安托法加斯塔公司(Antofagasta)的洛斯佩兰布雷斯矿(LosPelambres)在更换了新的泵机系统后，实现了经济和社会效益的双赢，既节省了数目客观的能源开支，又大大减少了碳排放。
有了成功的经验，安托法加斯塔公司计划再接再厉，提升它的Choapa泵机系统（图1），在提升泵送容量的同时节省能耗。该泵机系统由两泵站组成，分别是Choapa 1和Choapa 2。前者位于海拔975m处，安装了三台立式涡轮七级泵，容量为686 m3/h，扬程287m，电机马力1250，效率为68%，泵送总容量为1825m3/h。而Choapa 2位于海拔1219m处，也是由三台立式涡轮七级泵组成，每台容量650 m3/h，扬程292m，同样配置了1250马力的电机，标准功率为68%，泵送总容量为1821m3/h。
图1：Choapa泵站位于智利铜矿企业安托法加斯塔公司的洛斯佩兰布雷斯矿区。
为了更好地配合矿区的工作，洛斯佩兰布雷斯矿希望扩大泵送容量，提高5%到1919m3/h左右。公司计划安装全新的更大容量的泵机设备来提高可靠性，同时将以前的三台旧泵机更换为两台新泵机，减少占地面积。对于此次项目，安托法加斯塔公司最关注的就是提升能效以削减能源开支，并减少碳排放，保护生态环境。
为此，洛斯佩兰布雷斯矿区负责人联系了2015年泵行业“年度技术创新大奖”获得者、智利泵机设计和制造商海王星泵机公司，希望能获得一个完美的解决方案。
备选方案
第一个备选方案是考察旧泵机通过更新升级以后是否能够达到预期的泵送容量。经过一系列的检测计算，工作人员认为通过安装多两级可以实现1919m3/h的泵机容量目标。效率提升6%，标准泵送功率达到74%，平均每年每个泵站各节约54,274美元和47,418美元。但是，由于新增了两级和相关组件，泵机维修和保养费用将增加29%。此外，要取得这样的效果，必须做一次完整的检修，更换所需部件，这些又将额外增加200,000美元的花费。
权衡之下，安托法加斯塔公司决定放弃翻新这个选项，寻找更经济环保的解决方案。因此海王星泵机公司推出了第二种方案：定制高效率、低排放的泵机；容量大，每个泵站只需要两台就可以满足输送需求，剩下1/3的空间可以安装一台备用设备，以提高系统的稳定性和可靠性。
解决方案
作为2015年泵行业“年度技术创新大奖”获得者，海王星泵的明星产品高压立式涡轮泵（VTPX）性能出色，特别适用于采矿和重型应用。针对洛斯佩兰布雷斯矿的项目，海王星泵设计了VTP1000X型号的泵机（图2），扬程294m，容量为960m3/h，相较于旧泵机提升了37%。效率方面，这款定制泵机的效率达到84%，较以前提高了15.4%，在节能的同时能够大幅降低碳排放。此外，该泵机只需五级就可以达到扬程目标，减少了30%的部件，缩短了制造时间，同第一种方案相比降低了29%的成本。
图2：安装海王星的高效VTP1000X泵机
循环再利用
正如前文所述，安托法加斯塔公司希望此次工程交货时间尽量短、成本尽量低，以便矿区早日重投生产，尽快收回成本。因此，海王星泵机建议回收旧泵机中仍然可用的部件加以利用，最大限度地降低成本。像图3所示，旧泵机的一些部件、材料通过小的修复，可以安装到新的机器上，极大地节约开支。
图3：循环利用旧泵机部件可节约成本，缩短交货周期
这样做有如下好处：
• 液压升级
• 效率提升
• 材料升级
• 新泵保修
• 减少能源消耗
• 降低维修成本
回收再利用的还不只这些。众所周知铸铁和其它金属的生产是能源密集型产业，需要消耗大量的能源。但通过旧金属回收能够降低70%的能耗。通常在采矿行业，旧泵机上磨损的金属部件废弃后会被送去海外，进一步加剧碳排放。而海王星泵因为自己有内部铸造厂，可以将它们回收熔化后重新铸造。而现存的六台1500hp的电机也仍然状况良好，满足新项目的标准，因此重新加以利用。
项目成果
最终在安装了这些定制的泵机后，Choapa 1泵站（图5）的泵送总容量上升了5%，稳定在1919 m3/h左右，效率提高了15.4%。因此平均每年减少能源开支292,609美元，减少碳排放1930吨。此外，两台新泵机就满足了泵送需求，在节省的空间安装了一台备用泵，以提高系统稳定性。以及当三台泵机全开时，泵送容量可达2288 m3/h，提升25.4%。
图5：Choapa 1泵站安装了新的海王星VTP1000X泵机
Choapa 2泵站的结果同样令人鼓舞。泵机效率提升15.5%，容量也稳定在1919 m3/h左右，平均每年节约286,424美元的能源开支，减少1868吨的二氧化碳排放。同样，Choapa 2泵站也安装了一台备用泵机，三台全开时泵送容量达到2253m3/h，提升23.5%。
由于循环利用了六台旧电机以及部分旧的部件、材料，整个工程的交货时间大大缩短，整体花费也大幅降低，公司在四个月以内就恢复了生产。
图6：在标准压力和15°C的条件下， 3798吨二氧化碳的可视化体积
可持续开采
这个案例表明了即使一台泵站，在节约能源、对抗全球变暖方面也有巨大潜能。安装高效泵机能够带来诸多经济、环保益处：每年削减15%能源开支，相当于节省了579,033美元；减少了3798吨碳排放（图6），相当于3800辆车的年排放总和。另外，由于循环利用了电机、部件、废金属等，交货时间大大缩短，公司快速恢复生产，在一年内就能收回成本。可持续发展是21世纪矿业开采的基本要求。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(8/14/2015) |
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