霍天超(龍煤礦業集團雞西分公司平岡煤礦瓦斯工程科 )
摘要：在高瓦斯礦井中，水環式真空幫浦對瓦斯抽放起著極其重要的作用，但由於真空幫浦連續不斷的運轉和迴圈水的**，就導致了水垢的形成，從而導致抽放幫浦不能正常運轉，所以分析水垢原因的形成與處理方法是保證瓦斯抽放的必要因素。
關鍵詞：高瓦斯真空幫浦水垢形成原因處理方法
0．前言
平崗煤礦為高瓦斯礦井，在瓦斯抽放系統中瓦斯抽排幫浦在我礦得以廣泛的應用。針對於井下瓦斯抽排，我礦分別在下延採區、中部層採區、東三採區、東一採區共設立十三臺型號為2be1 355-1bd3和2bey-42水環式真空幫浦，地面設立七台2bec67水環式真空幫浦。但在實際的工作當中，真空幫浦徑向及端麵間隙比較小，執行時容易被工作水混有的雜質或水垢將葉輪卡死而被迫停機，其直接後果將造成礦井瓦斯不能正常抽放，工作面瓦斯超限，威脅到礦井安全。
因此，分析水環式真空幫浦的水垢的原因，找出適當的處理水垢的方法，成了保證瓦斯抽放裝置正常運轉的關鍵問題。
1．水環式真空幫浦的工作原理與工作液
1.1工作原理
圖1是水環真空幫浦工作原理圖，葉輪偏心地裝在接近圓形的幫浦體內，當葉輪按照圖示箭頭方向旋轉時，因離心力作用，注入幫浦體內的液體形成旋轉的液環。液環的內表面與葉輪輪轂之間形成乙個月牙形空間，當葉輪由a點轉到b點時，兩相鄰葉片之間所包圍的容腔逐漸增大，氣體由外界吸入。當葉輪由c點轉到a點時，相應的容腔由大變小，使原先吸入的氣體受到壓縮，當壓力達到或略大於大氣壓時，氣體被排出。
1．2工作液
1）工作液通常為常溫清水。執行時，真空幫浦內的部分工作水會隨氣體排出，須連續向真空幫浦供水。
2）工作水除了起著形成液環的作用外，還起著帶走氣體壓縮熱，以及密封分配版與葉輪端麵間隙的作用。同時，還可以起到冷去軸封內部的作用。
2．水環式真空幫浦水垢形成原因的分析
在真空幫浦的執行過程中，就會有水垢的產生，水的硬度是對水質的影響最大。隨著真空幫浦結垢的開始，迴圈水在幫浦內的熱傳遞環境逐漸被破壞，熱交換效率越來越低，結垢速度會越來越快。水垢成因大致包括以下幾個方面：
1）受熱分解。含有較高硬度成分的迴圈水進入真空幫浦後，隨幫浦的旋轉在幫浦體內形成水環做功發熱。使溶解在水中的重碳酸鹽逐漸分解，析出難溶於水的沉澱結成水垢。
2） 溶解度降低。負溶解度溫度係數的caso4、caco3等鹽類，隨著迴圈水水
溫的增高溶解度降低析出沉澱結為水垢。
3） 相互反應。迴圈水中原來溶解度較大鹽類，在真空幫浦執行過程中，和其
它鹽類相互反應生成難溶物質，形成沉澱結成水垢。
4） 蒸發和濃縮。由於迴圈水不斷做功發熱，不可避免地要產生蒸發和濃縮，
使水中溶解鹽的濃度不斷增大，達到飽和時析出沉澱形成水垢。
3．水垢的危害
1）水垢的最大危害是使過水斷面減小、水流阻力增大、影響正常供水量，降低熱交換效率，水溫不斷提高，鹽垢結成速度加快。有時甚至會造成垢下腐蝕，汙垢沉積嚴重時還會導致真空幫浦聲音異常、效率下降或卡死葉輪事故停機。
2）硬度較高而未經處理的迴圈水，結垢的厚度會越來越厚，水垢附於腔體表面，轉子與端蓋間隙縮小，導致運轉負荷增大，電流公升高，長時間執行對裝置損傷較大，同時電力執行成本增加。
3）對酸洗幫浦時，導致抽採幫浦停運時間較長，影響井下正常瓦斯抽採。且酸洗濃度及時間若控制不當，容易造成幫浦體損傷。
4）真空幫浦排氣側管路結垢並不斷增厚，這樣會使排出側的負壓增大，導致憋幫浦，影響正常抽放，減少幫浦的使用壽命。
4．處理方法
以上分析表明，迴圈水的水質和執行溫度超過一定指標是造成真空幫浦結垢的主要原因。水質指標中，尤以水的硬度影響較大。所以盡可能降低水的硬度，控制迴圈水的工作溫度，才能解決真空幫浦結垢的問題。
4.1 迴圈冷卻水的硬度
分析迴圈水在真空幫浦中的執行過程，真空幫浦迴圈水系統大都是敞開式迴圈系統，回水率比較高。利用乙個軟化水池和乙個供水池對真空幫浦進行供水。圖2是某礦真空幫浦迴圈供水系統示意圖。
圖2的迴圈冷卻水系統中，為了提高軟化水的**率，在供水水池安裝了滿水自動停幫浦、低水位自動報警裝置，回水率在90%以上。
4.2迴圈冷卻水的溫度控制
從上述分析可以看出，真空幫浦內水環溫度與軟化水池水溫之差是導致結垢的重要因素。因此，增大迴圈供水量提高冷卻效果是最大限度減小結垢速度的重要保證。
因此在迴圈冷卻水執行過程中，還有必要對各台幫浦的回水溫度和回水量進行監測，以保證各台幫浦的正常供水量以及回水溫度不超過400c的規定。供水量可以用閥門來控制，如果回水溫度超過規定，要採取補充低溫冷水或用其他散熱降溫的辦法來降低軟化水池內軟化水的溫度。
4.3電子除垢儀進行除垢
電子除垢儀安裝在抽放幫浦迴圈水的進水管上，如圖3所示
由於水體吸收大量被激勵的電子，使水的偶極距增大，與鹽的正負離子的親合力增大。他們對原有管壁（幫浦內壁）的垢分子有破壞作用。電子活化水因釋放氧，也會破壞原水垢分子的電子結合力，改變晶體結構，使硬垢變得鬆軟，從而提高水垢的溶解速率。
在這樣的綜合作用下，新的水垢不易形成，老的水垢逐漸剝蝕，直至成碎片。碎屑脫落、溶解，直至清除，達到了有效的除垢效果。在某礦已經得到了應用，並取得了一定的效果。
4.4定期沖洗幫浦體
水環式真空幫浦的幫浦體排水閥門，除了用於正常排出幫浦內積水外，還可在執行過程中利用幫浦體運轉的水壓定期沖洗幫浦內汙垢和水渣，一方面可以防止汙垢積存，另一方面還可以防止水渣轉化為水垢。
5 .結束語
目前，我礦只是使用草酸等稀釋後的弱酸等傳統方法來消除水垢，並沒有完全達不到預期的效果，所以為了防止水垢引起的瓦斯抽排幫浦抱死或開不起來的現象，應引進某些裝置來消除，才能保證我礦瓦斯抽放的正常執行。
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