浅谈煤矿水环真空瓦斯泵使用软水器控制结垢的效果分析

浅谈煤矿水环真空瓦斯泵使用软水器控制结垢的效果分析
通过分析水环式真空瓦斯泵结垢的原因及危害，対试运行的软水器的运行效果进行研究、试验和比较，提出了使用软水器降低水环式真空瓦斯泵工作液的水质硬度，可以有效控制水环式真空瓦斯泵结垢，解决了困扰煤矿行业多年的难题。

标签：水环式真空瓦斯泵;溶积度;结垢控制
1水环式真空瓦斯泵运行原理
水环式真空瓦斯泵使用水作为工作液，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，水被叶轮抛向四周，形成一个封闭的水环，水环与叶轮轮毂之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔，在瓦斯泵吸气和排气过程中，通过改变这些小腔的容积而产生压力，将瓦斯被吸入泵体后排出。

2现煤矿水环式真空瓦斯泵结垢处理的现状及存在的问题
为了确保煤矿井下瓦斯正常抽采，水环式真空瓦斯泵必须处于长期运行状态。

由于我国北方水的硬度普遍高，水环式真空瓦斯泵运行一定时间后，泵体就会结垢，影响设备的正常使用。

大部分煤矿一般使用具有腐蚀性的清洗液清洗泵体，达到去除结垢物，提高设备运行效率的目的。

但在清洗过程中，清洗液不但严重腐蚀设备，缩短设备使用寿命，而且清洗后的废液无处排放，严重污染环境。

2水环式真空瓦斯泵结垢的原因及危害
2.1水环式真空瓦斯泵结垢的原因
2.1.1水质硬度因素。

华晋焦煤沙曲一号煤矿瓦斯抽放站的原水来自柳林县康家沟的深井水，经柳林县及山西省环保局对水质化验后，确定水中含有较多致垢离子，主要是钙、镁离子和碳酸根、硫酸根离子。

2.1.2泵体内循环水运行环境因素。

泵体内工作液不断被压缩升温，蒸发和浓缩逐渐加剧，致使水中致垢离子浓度超过溶积度而结垢。

瓦斯气体中含有大量的煤、岩颗粒物，是结垢物生长的良好附着体，能加快结垢过程。

水垢的主要成分碳酸钙，属于反溶积度盐，溶液温度越高，溶积度越小，越容易析出结垢。

2.2水环式真空瓦斯泵结垢的危害
（1）使泵体厚度增加，不易散热，增加负荷;（2）叶轮表面结垢，使水环腔工作容积变小，泵体真空度下降;（3）垢片脱落后随着水环高速旋转，使泵体两端大盘处严重磨损，导致泵体出现裂缝和穿孔。

损坏分配板，减小工作腔的密封性，降低瓦斯泵运行效率。

（4）硬垢大面积脱落，将叶轮卡死，损坏电机。

3使用软水器对水环式真空瓦斯泵结垢控制的应用
3.1软水器对水环式真空瓦斯泵结垢控制技术原理
原水进入软水器后，通过树脂罐中的离子交换作用，去除原水中的硬度离子（主要是Ca2+、Mg2+离子），使降硬后的水不再结垢，软化水装置连续向循环水池补充软水量，与在用的循环水经沉淀后混合，使循环水池的水保持既不腐蚀又无严重结垢的状态，从而实现对水环式真空瓦斯泵结垢的有效控制。

3.2工艺流程
沙曲一号煤矿瓦斯抽放站原水来自柳林县康家沟深井水，原水进入瓦斯抽放站后，首先进入蓄水池。

由于软化水装置要求进水压力为0.15-0.5MPa，蓄水池的水通过潜水泵加压后，进入软水系统进行软化处理。

由于软水系统出水压力及出水量较小，不能直接为瓦斯泵供水，软化后的水必须先进入循环水池。

瓦斯泵汽水分离器出来的水进入循环水池的回水池，經沉淀降温后进入循环水池，与循环水池的软化水通过离心式水泵加压后，进入水环真空泵内。

3.3软水器
3.3.1设备介绍
RH-F系列全自动软水器是引进美国康科Kinetico进口的水力控制阀，具有自动控制设备供水、再生、反冲洗等过程，可连续稳定的供水，广泛应用于各种工业与民用软化水设备。

不用电源，管理简单。

华晋焦煤沙曲一号煤矿瓦斯抽放站投入2套软水器，每套软水器为双罐系统一用一备，只需定期加再生盐，就可连续供应优质水。

维护简单，故障率极低。

3.3.2工作原理
全自动软水器是利用离子交换的置换反应原理，当含有硬度离子的原水通过软水器树脂层时，水中的Ca2+、Mg2+离子被树脂上吸附的Na+离子交换，Ca2+、Mg2+离子吸附到树脂上，同时等物质释放出Na+离子，从软水器内流出的水就是去掉了离子的软化水。

4结束语
综上所述，使用软水器对水环式真空瓦斯泵结垢控制，具有投入成本低、操作简单、安全可靠、能够延长抽采设备运行年限的优势。

针对煤矿瓦斯涌出量大、需大型抽采设备的矿井，采用软水器控制结垢方法，可以大大推动瓦斯治理的高效发展。