水处理系统：
Ein sauberes Medium sichert Ihre Investitionen

2017年3月出版于世界煤炭杂志

每一个煤矿都有其独特的地理条件。因此，每一个矿的需求都不尽相同，而泵站的设计则必须要适应每个煤矿所在国的特殊法规体系。泵站是井下长壁采煤系统的心脏。高压泵能产生顶部支撑所需的压力。在这之上，泵站能使顶部支架沿着煤层的煤面移动。决定流量与压力的数值的是开采程度与顶部支架所需的支撑力。目前，在开采程度高的长壁煤矿应用中，所需流量已达到最大1270l/分钟且平均压力为340 bar。

喷雾水泵站是用于最小化井下灰尘形成的。泵站的柱塞泵通过一定的压力和流量为采煤机，或是刨煤机和驱动电机的冷却系统提供喷雾水，一般来讲喷雾水泵提供的流量与压力为600l/分钟，90 bar。

Hauhinco today offers far more than just high-pressure pumps and pump stations for the mining industry. Since the late 1980s, the company has expanded into the field of water hydraulics.

如今，Hauhinco为矿业提供的远不止高压泵与泵站系统。自上世纪80年代晚期，该公司就已延展进水液压领域。

同时，他们也与位于德国吕嫩的卡特彼勒国际矿业欧洲有限公司达成了紧密合作，共同致力于为一个波兰煤矿打造一个能够极大地改善水质的解决方案。当时，卡特彼勒是在对煤矿实施整体长壁建设项目的过程中，但因水中含盐量极高而对液压支柱的耐久性十分担忧。因此，他们针对该水质准备了一个大规模的水质分析。众所周知，盐或含盐水会加速腐蚀。在机械设备中，腐蚀一词意指金属材料与其所在环境产生的反应，该反应会导致材料出现重大改变并使该金属部件或整个系统的功能出现损伤。

过往的经验告诉我们，这绝不是唯一一家受水质困扰的煤矿，而这一季给开采作业带来了难题。

解决腐蚀的方法

通过与卡特彼勒合作，Hauhinco研发出了一种针对这一问题的解决方案，并在自己的测试机床上加以检测。通过使用过反渗透单元，该方案能成功过滤掉水中的盐以及其他杂物。这在目前已知的方法中是最快速且简单的。然而，就下一阶段而言，他们必须要将其打造成一个系统从而应用于井下煤矿。除了煤矿的标准要求外，该系统还要能够适应井下煤矿的恶劣条件，并能够为井下提供所需的清水流量。仅在5个月后，他们便研发出了一个高性能的水处理单元，并能满足所有井下煤矿所必须的资质许可。

该系统是安装在一个简洁且结实的3300mm x 1519mm x 1100mm的座架上。并能够轻松整合进整体系统，不论是哪个厂商制造的系统均可。因此，已经建成的高压泵站也能够进行相应的后续升级改造，并立即实现水质改善。而对于全新的系统而言，这一水处理系统绝对是正确合理的投资。这能够从最开始便防止顶部支架的液压柱发生气蚀问题从而延长使用寿命，降低成本，保护煤矿的投资。

水处理系统的设计以及功能

该水处理系统的整体部件为过滤单元，反渗透单元，水箱以及控制系统。

在水处理过程中的第一个阶段，原水（即来自煤矿的未经处理的水）会进入一个多级过滤器。在过滤阶段，通过一个50µm 和 25µm的双滤过滤器以及一个5µm的精滤器，原水中所含的固体h会首先被过滤出去。在下一个步骤，水会进入到系统中重要的一个环节：反渗透单元。在标准的系统设计中，该单元是由一个带膜压力管，计量泵，分散剂箱，两个流量监测器以及一个针形阀所组成。为了能够监测压力，也会在进水管和出液处分别加装一个压力计。计量泵会将原水与分散剂混合液进行混合，并将其送进压力管。膜会分离原水形成渗透水，也就是净化处理过的水以及浓缩液，即废水。最佳情况下，渗透水与浓缩液比例为1:1。该比例会由两个流量监测器和针形阀设定。标准化的系统设计中还会包含一个集成进系统的1000升水箱用于存储处理过的水。当然，水箱的具体体积可以根据矿方的实际需求进行调整。为了能够监测注水水位，水箱会配备一个电子水位监测系统以及一个可视化注水水位显示器。分散剂箱体积为400升，同样也配备了一个电子水位监测系统以及一个可视化注水水位显示器。

运行模式有“自动运行”和“测试运行”，都是预先在控制系统中编程好的。“自动运行”会对原水进行全自动处理并将处理过的水从水箱送至泵站。在“测试运行”中，水处理系统中的多种不同部件都可以独立被激活或关闭。

首套系统的成果

第一套水处理系统是在2010年投入运行的。该系统可从2000L/h的含盐原水中处理出1000L/h的清水。原水的杂质程度约为1990µS，在经过处理环节后，清水中的该数值仅为19.5µS。这些数字证明了该系统的有效性。系统本身得处理环节是全自动的。也就是说无需手动操作。过滤器的堵塞污染程度是可以显示的，便于维修的设计结构带了效率以及成本的下降，并且滤芯的更换也更简单。即便是在井下运行了5年，该系统依旧无故障地运转，并为顶部支架持续供应清洁的介质。

Franz-Heinrich Suilmann，作为卡特彼勒国际矿业欧洲有限公司负责顶部支架液压的总工程师，他认为对于长壁开采的煤矿来说，通过基于反渗透技术的水处理系统进行乳化液的配备是一个非常实用的解决方案。这可以避免液压系统的腐蚀并确保能够可持续地满足卡特彼勒在液压领域的质量要求。

满足水质及所需流量

对煤矿而言，水质已经是导致液压支柱发生问题的因素之一了，因此他们很快对能够在井下直接处理水质的系统产生了兴趣。自发布以来，Hauhinco已经在不同的煤矿试运行了很多的水处理系统。自发布以来，技术人员还在不断地改进完善系统从而满足不同情况下客户日益增长的需求。除了含盐量高的水以外，一些煤矿提供的水样本也显示出含有高度的白垩，铁以及许多其他的固体。而通过这一系统的相应版本，这些物质也可以被过滤掉。在近几年里，随着煤矿所需的水量越来越大，该系统已经进行了革新与完善。现在该系统可以根据不同需求来灵活调整水箱尺寸以及可处理的水量。迄今为止该系统最大规模的版本有8个膜并且最大可以供应8000L/h的水。

总结

对于井下矿业而言，水处理系统是井下液压系统之外最正确明智的选择。每一个煤矿的目标都是希望能够实现最高效的运行并尽可能的降低使用成本。而该水处理系统拥有者完整的设计，独立的生产商，并能够无障碍地集成进压力供应站，毫无疑问会是帮助煤矿达成目标的根本部件之一。与整个井下系统的成本相比，该额外投资非常小，并且考虑到使用成本以及支架的使用寿命的话，这一投资成本完全可以忽略不计。