第1个回答 2023-03-16
摘 要：21世纪是正在向低碳经济迈进的时代，为了在矿山开采施工中节能减排，除了设法改进工程设备节能减排的性能外，通过优化工程设备的配置，同样也是在矿山开采施工作业中节能减排的有效方法之一。
关键词：工程设备；优化配量；节能减排；具体措施
云南磷化集团公司是中国大型现代化磷矿采选企业，拥有4座大型露天矿山，年生产能力：磷矿石开采1200万t，采剥总量12000万t，采掘运输设备大多数是从国外引进，具有当代国际一流先进技术水平，多年来，公司以“四效并举”推进绿色矿业发展为理念（四效：企业效益、资源效益、环境效益、社会效益），在生产工作中，上到公司管理层下到普通员工，高度重视节能减排工作，进入21世纪，低碳经济成为全球化发展战略，我公司也在科学发展观的引领下迈向了低碳经济的时代，笔者以露天磷矿开采中机械设备优化配置与节能减排的关系谈一些粗浅的认识。
我所在的云南磷化集团有限公司海口磷矿分公司采剥车间，拥有大型“推、挖、运”工程设备30多台，均为柴油动力内燃设备，年采剥总量为1800万t；全年生产需耗用柴油大约2300 t，费用约为1500万元。为了在生产施工中节能减排，除了设法改进设备节能减排的性能外，通过合理组织生产，优化设备配置，也是节能减排的有效方法之一。
从设备管理角度探讨以下两个方面的节能减排工作。 、优选工程设备机型； 、优化工程设备机群（机组）的组合（施工链中各种型号的机械设备机型和设备台数的最佳匹配）。加强这方面的研究，可以在不花钱或者少花钱的情况下，通过提高生产管理水平，合理组织生产，按生产需要优化“推、挖、运”工程机械的配置，不仅可以从时间空间上确保施工质量、进度、效益，而且可以在达到施工效率和效益的同时实现节能减排。
1、优化工程设备配置的数学规律
矿山工程设备的运行循环可以粗略划分为：起动、作业运行、怠速运行和停机四个阶段。其中，起动、作业运行、怠速运行三个阶段要耗用能源（柴油）和排放污染物（对以燃油为燃料的工程机械，排放的污染物主要是CO、CO2、SO2、NOX、烟尘等）。
1.1 一台工程设备在运行循环中排放污染物的总量M为：
M=m1t1+m2t2+m3t3 （1）
（1）式中， m1、m2、m3为设备起动、作业运行、怠速运行产生的排污量：排污气体m3/min和排污烟尘g/min；t1、t2、t3分别为工程设备起动、作业运行、怠速运行在一个作业循环期间的累计时间（分）。
1.2 多台工程设备机群（机组）在作业循环中排放污染物的总量Q为:
（2）
（2）式中，n―生产组织中设备的机种数；Mi―机群（机组）中每种设备运行循环中排放污染物的总量，由于设备运行中能耗与排放污染物是相互联系的，所以在正常情况下，降低能耗（节能）的同时也会降低污染物的排放量，反之则反。所以在公式（1）（2）中未直接反映能耗指标，而是采用排放污染物指标来引导节能减排与其相互联系。
2、优化工程设备配置的具体措施
通过分析公式（1）和（2）可以引导出在露天矿山施工作业中从人、机、料、法、环各生产环节，优化采、装、运工程设备配置的具体措施：
2.1 优化工程设备机型，降低m1、m2、m3量值。优先选用（包括使用保有机械或租凭、委托、新购设备）新能源设备。近年来，新能源设备(使用电力、蓄电池动力、混合动力、天然气、生物柴油等动力源的设备）已逐渐由科研转入市场，以燃油（柴油、汽油）为燃料的机械设备相比，其污染物排放量也大大降低（电动型的m1、m2、m3量值为零，混合动力型、天然气、石油气、生物柴油型的m1、m2、m3量值较小）。对燃油型的工程设备，优先选用节能减排型的，如优先选用发动机采用燃油共轨电控喷射技术的设备，这类机型可使空气和高压燃油充分有效混合，从而达到燃烧完全、清洁燃烧，提高燃油效率的目的。另外，技术先进智能化操作的设备，操作人员可以根据作业工况要求选择不同的操作模式，使运行工况适时处于耗油量最低的最佳状况。如我公司的瑞典VOLVOA40系列卡车，就有五种驱动模式，正确选择模式功能便能适应不同道路条件的行驶要求，卡特、小松、VOLVO挖掘机同样可以按作业要求选定三种动力曲线（最大、标准和经济）及相应的四种工作模式。由于上述优点，这类机型的m1、m2、m3比传统机型的量值小，取到了节能减排的主要作用。
2.2 改进作业方式，提高机械设备的作业效率，缩短t2值。
如推土机采用下坡作业法，比传统方法可提高生产率30%～40%；挖掘机减少装车回转半径、掌握最佳切削效果；运输卡车选择最佳运行模式减少轮胎滑移、及时平整道路、减缓坡度等方法，对完成相同工作量，其作业运行时间t2值必然减少，能耗降低的效果也相当于节能减排的效果。
2.3 优化机群组合，使之达到最佳匹配。
从公式（2）可知，减少n值和Mi值，可实现节能减排，减少m值即减少作业中是机种数及台数。其方法是优选施工链（施工作业线）的组合机型。根据采剥车间生产工艺流程，施工链的组合机型主要有以下几种：
①、挖掘机取土石，装载土石到自卸车―自卸车运土到排土场―推土机辅助排土；
②、推土机降段高―挖掘机装车―自卸车运土到排土场―推土机辅助排土；
③、推土机直接排土到采空区；
④、钻机穿孔―**爆破―推土机集堆―挖掘机装车―自卸车运输石料到排土场―推土机辅助卸料。
⑤、挖掘机装载矿石到自卸车―自卸车运输矿石到选厂（堆场）―推土机辅助集堆。
根据生产工艺要求，认真进行设备配置、可优选出最佳的施工机械机群组合方案，并从技术、经济、环保要求考虑，只要能使n和Mi的数值达到合理优化，节能减排效果就好，功效也能得到提高。
2.4 采用可以一次性完成多工序的机型组合。
由于VOLVO大车货箱举升角度大（可达75度），在排土场卸土时，只要指挥到位、推土机能及时整理排土线、95%以上物料可以直接卸到排土线外，在减少排土场推土机数量的同时提高排土效果。又如采空区的有效利用，铲运机不需要其他机械的配合能一次性完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工序。在含水率小于20%以下的一至四类土，运距为200～350m范围（挖掘机最适用的运距）的土石方工程，可作为优先考虑采用机型，此时的n值和Mi的量值也较少，所以Q值必然随之减少，同样达到效率高、节能减排效果明显的目的。
2.5 提高操作工的技术技能，充分发挥好设备性能优势。
人是生产力中最积极最活跃的因素，再先进的技术装备没有好的操作手也不能发挥好作用。就如同一幅好的摄影作品，除了有好的摄影器材作为先决条件，摄影师的时间、空间、构图及拍摄模式选择也起着决定性的作用。庖丁解牛的故事告诉我们关于探索规则、认识规律、遵行规律的道理，所以提高设备操作技能对于正确使用设备、提高工作效率、实现节能减排具有及其重要的现实意义。
2.6 加强管理，提高认识。
在露天矿山开采中，在生产组织过程中，减少污染物排放量值的技术措施还有很多。如加强设备的维护保养，“四新”技术的采用等等均可以取得提高设备动力性、经济性、可靠性的目的，即减少m1、m2、m3量值。以上两个公式也只是引导在生产组织中节能减排的方向，从系统角度研究，从“人、机、料、环、法”的管理原则去探讨，还有很多具体的措施，需要大家去探索去研究。
3、结束语
全球气候变暖，自然灾害频繁爆发，气候问题引起了全人类的广泛关注。2008年世界环境日主题定为“转变传统观念，推行低碳经济”。2009年12月4日，全球190多个国家政府官员参加了在丹麦首都哥本哈根召开的“联合国气候变化大会”，并达成了《哥本哈根协议》，希望通过大幅度减少全球碳排放，促使整个社会和经济达到可持续发展。为此，中国承诺到2020年单位GDP减排40%-45%。低碳经济、碳足迹、碳税、碳中和等与碳有关的名词逐渐进入我们的视野，企业是新时代社会主义建设的排头兵，同样是节能减排的大课堂，本文从露天磷矿采矿施工过程中机械、设备的合理使用优化配置角度提出节能减排措施，公式（1）（2）只是提供了“粗定量+定性”决策时的理论参考，也只是引导在施工中节能减排的方向，从系统角度去研究，从“人、机、料、环、法”等管理节点去探讨；还有很多具体的措施可以让我们去思考。只要我们能以创新的方法和思路去对待岗位工作，在公司迈向低碳经济的进程中一定会找到许多新的措施。
参考文献
[1] 张尚中等.矿用汽车管理手册[M]安徽：东南大学出版社. 1991