錢礦公司取消燃煤鍋爐供熱解決方案初探

謝光明

（開灤（集團(tuán)）錢家營礦業(yè)分公司，河北 唐山 063301 ）

1 供熱現(xiàn)狀

目前廠區(qū)西部供暖供熱由5臺6t燃煤鍋爐提供熱源，其中1臺為4.2MW，95℃/70℃熱水鍋爐，其余四臺為6噸蒸汽鍋爐，擔(dān)負(fù)著西部廠區(qū)6萬平米的廠房和辦公室的采暖，以及全廠區(qū)職工洗浴用水的加熱。另外，西部廠房為老式預(yù)制混凝土板的單層高大廠房，維護(hù)結(jié)構(gòu)無保溫，門窗密封效果不理想，大量冷風(fēng)滲入，進(jìn)而造成熱負(fù)荷巨大。職工浴室浴淋噴頭共483個，洗浴水池共160m3，每天熱水水量最大約為1400t，浴室24小時運行。浴室熱水加熱采用老式的蒸汽排管伸入水池直接與涼水混合加熱的形式，換熱效率底下，大量蒸汽熱量浪費。

2 可利用熱源情況

廠區(qū)煤炭生產(chǎn)過程中，有大量的礦井涌水從井底水倉不斷地排到地面，礦井排水水溫一年四季變化不大，一般在18～20℃左右，其中蘊含大量的低溫?zé)崮?；此外廠區(qū)的壓風(fēng)機房和污水處理廠都產(chǎn)生了較多的循環(huán)冷卻水和中水。冷卻循環(huán)水溫度一般在20～40℃之間，且水量較大，內(nèi)中蘊含的大量低溫?zé)崮?，污水廠的中水水溫也在20℃左右。

另外，廠區(qū)北臨經(jīng)安公司自備發(fā)電廠（與廠區(qū)僅一墻之隔，裝備兩臺純凝式汽輪發(fā)電機組），可利用電廠汽輪機發(fā)電后剩余大量乏汽作為熱源補充廠區(qū)供熱，由于蒸汽發(fā)電機組設(shè)備本身原因，目前只能從自備電廠得到蒸汽10t/h（300℃，0.7MPa）。

3 余熱利用方案：（1）水源熱泵供熱系統(tǒng)。水源熱泵系統(tǒng)是以可再生能源——淺層低溫地能為熱（冷）源，通過熱泵系統(tǒng)，實現(xiàn)低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)化；冬季將低溫地能中的低品位熱能進(jìn)行提升，向建筑物供暖，夏季將室內(nèi)的熱量釋放到低溫地能中去，向建筑物供冷，還可以常年提供熱水等，其能效比可以達(dá)到3.5或更高。

具體實施方案：在廠區(qū)礦井水廠院內(nèi)預(yù)留空地和污水廠院內(nèi)，建立水源熱泵機房，利用熱泵提取礦井水、生活污水、壓風(fēng)機冷卻水中的熱量。通過室外管網(wǎng)將熱輸送到廠區(qū)各廠房、辦公樓。但是由于原有廠區(qū)室內(nèi)采暖形式為排管或鋼串片散熱器的形式，不能適應(yīng)水源熱泵機組對供暖系統(tǒng)的要求，所以將末端設(shè)施全部改造為風(fēng)機盤管式系統(tǒng)，并且結(jié)合高大廠房特點，在廠房內(nèi)進(jìn)行合理分區(qū)，采取局部供暖與整體供暖相結(jié)合的形式，做到重點部位重點保障，使得整體供暖效果達(dá)標(biāo)。針對廠房冷風(fēng)滲入量大，維護(hù)結(jié)構(gòu)不保溫的實際，采取對門窗進(jìn)行密封處理，廠房進(jìn)出料大門安裝空氣幕隔斷，外墻加裝保溫材料等措施，從而減小單體建筑熱負(fù)荷。（2）電廠余熱供熱系統(tǒng)。目前礦區(qū)洗浴用熱水加熱采用老式的蒸汽排管伸入水池直接與涼水混合加熱的形式，換熱效率低下，蒸汽消耗量大。加熱后的熱水經(jīng)過與涼水混水后達(dá)到淋浴水溫，然后通過高位水箱供給到浴室各淋浴噴頭供職工洗浴。另外，室內(nèi)浴室采用DN15球閥控制的淋浴噴頭，職工洗浴時由于使用開關(guān)不及時，造成大量熱水浪費。根據(jù)上述情況及可利用熱源情況，現(xiàn)對原有洗浴熱水加熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，廢棄原有系統(tǒng)。

具體實施方案：在原有泵房位置建設(shè)一座熱交換站，熱源利用經(jīng)安鋼鐵熱電廠機組提供的10噸/小時過熱蒸汽（300℃，0.7MPa），采用汽-水交換器對洗浴熱水進(jìn)行加熱。換熱后的冷凝水通過水泵打回到熱電廠供發(fā)電機組繼續(xù)循環(huán)使用，換出的熱水儲存在原有蓄水池內(nèi)，通過熱水泵、混水器混合到預(yù)先設(shè)定水溫后，打到高位水箱內(nèi)，通過高位水箱將洗浴用水供給到每個淋浴噴頭。另外，采用插卡式淋浴噴頭替代原有球閥控制噴頭，從管理方面提高了節(jié)水效果。此系統(tǒng)在運行時，同樣采用PLC編程智能控制系統(tǒng)，通過設(shè)在蒸汽管網(wǎng)、自來水管網(wǎng)、汽-水交換器、混水器、熱水泵等處的溫度、壓力、流量傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)了水溫預(yù)先設(shè)定，水量合理控制等一套全自動運行功能。

此外，10t/h過熱蒸汽在供給洗浴水加熱后還有部分剩余，剩余蒸汽可以根據(jù)需要，通過管道輸送到廠區(qū)洗衣房，為其烘干機提供熱源。

4 改造后的預(yù)計運行效果

通過上述兩個系統(tǒng)的改造后，廠區(qū)內(nèi)5臺6t燃煤鍋爐可以全部停止運行，在充分利用余熱資源達(dá)到應(yīng)用功能要求的同時，減少不可再生能源的使用，供暖供熱效果顯著提高，而且通過大量自動控制技術(shù)的使用，使得系統(tǒng)較以前運行更穩(wěn)定，操作更簡便，運行成本、維護(hù)費用更低。

另外，在兩個系統(tǒng)中大量使用的PLC編程自動控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)，使得廠區(qū)供暖供熱工作從人員密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，大量崗位從有人值守轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人值守、有人巡視的模式，進(jìn)而大大降低了人員使用量，提高了管理效率，不過也對人員素質(zhì)提出了更高的要求。

5 項目綜合效益分析

目前全國PM2.5的檢測，唐山市作為河北省的重大污染城市之一，是北方地區(qū)首屈一指的重工業(yè)城市，因此，開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司余熱綜合利用代替燃煤鍋爐采暖及生產(chǎn)洗浴用熱水的項目具有更重要意義。

（1）社會效益。①我國現(xiàn)有天然氣、煤等屬于不可再生能源，利用余熱資源替代燃煤鍋爐的使用，減少不可再生能源的利用（目前唐山市內(nèi)6噸以下的燃煤鍋爐已經(jīng)取締）。②本工程的建成可以充分利用廠內(nèi)焦化廠及生活污水的余熱，避免熱量的白白浪費③余熱利用項目是國家大力推廣的節(jié)能項目，會得到政府及有關(guān)部門的支持。④本工程為煤炭行業(yè)節(jié)能改造項目，能夠充分利用現(xiàn)有余熱資源，提高廠區(qū)整體環(huán)境的同時，也為本地區(qū)的環(huán)境貢獻(xiàn)一份力量。余熱資源在煤炭行業(yè)的綜合利用，可以為煤礦的行業(yè)節(jié)能改造及新能源技術(shù)的推廣起到帶頭作用。（2）環(huán)境效益。本工程建設(shè)可以充分利用熱電廠、壓風(fēng)機房及礦井水余熱，停止燃煤鍋爐運行，根據(jù)了解每年減少用煤量約為8495.5噸（4000kcal）折合標(biāo)煤4854.6t，減少CO2排放量為12719t，減少SO2排放量為41.3t，減少Nox排放量為36t。

一噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生2.62噸二氧化碳，產(chǎn)生8.5公斤二氧化硫，產(chǎn)生7.4公斤氮氧化物。

本項目的應(yīng)用可以替代鍋爐的使用，減少不可再生能源的使用，本工程不僅能夠生產(chǎn)洗浴用熱水、供暖，改善工人生活環(huán)境，降低鍋爐司爐工的勞動強度，而且可以使廠區(qū)內(nèi)自然環(huán)境得到優(yōu)化。

結(jié)語

從上述分析可以看出，運用熱電廠、污水處理廠、壓風(fēng)機房冷卻水及礦井水等余熱比廠區(qū)原有鍋爐供熱運行更加穩(wěn)定可靠，沒有污染、節(jié)能環(huán)保，符合國家政策，符合廠區(qū)長期發(fā)展的要求是一項利國利民的實事。

[1]陸耀慶主編.供暖通風(fēng)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1987.