空壓機(jī)余熱回收技術(shù)在梨園礦的應(yīng)用

蔡秀凡，李洪彪

（中國(guó)平煤神馬能源化工集團(tuán) 梨園礦，河南 平頂山 467500）

壓風(fēng)機(jī)壓縮空氣是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的動(dòng)力源，其壓縮空氣的能源消耗往往占到企業(yè)全部電力消耗的10%～35%〔1-2〕。在空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，輸入電能的75%～80%轉(zhuǎn)變成熱量被直接排放，只有20%～25%的電能最終轉(zhuǎn)化為壓縮空氣能，熱能的直接排放不僅造成了資源的浪費(fèi)，也容易引起環(huán)境污染，若能對(duì)這部分熱能進(jìn)行利用，則有助于提高企業(yè)綜合效益〔3-5〕。

梨園礦寧莊井針對(duì)此情況，采用空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)將熱能用于加熱生活用水，可滿足全礦職工洗浴供水需求。通過(guò)空壓機(jī)余熱回收，不僅提升了煤礦企業(yè)形象，為實(shí)現(xiàn)省“五優(yōu)礦井”的發(fā)展戰(zhàn)略提供了保證，且對(duì)于應(yīng)對(duì)當(dāng)前疲軟的煤炭形勢(shì)也有著重要的意義。

1 空壓機(jī)余熱回收必要性

梨園礦寧莊井壓風(fēng)機(jī)房位于工業(yè)廣場(chǎng)中北部，共布置由阿特拉斯博萊特公司生產(chǎn)的BLT-250W-32／0.8型螺桿壓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，該型號(hào)壓風(fēng)機(jī)單機(jī)總功率為185kW，容積流量為31.5m3／min，排氣壓力為0.8 MPa，主要滿足于井下和地面用風(fēng)?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)在工作時(shí)其循環(huán)熱油和排氣溫度高達(dá)80℃～95℃，這部分熱能不加以利用直接通過(guò)風(fēng)扇和水塔排放于周?chē)h(huán)境和空氣中，空壓機(jī)廢熱不加控制排放可能造成空壓機(jī)高溫運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)降低設(shè)備使用性能和使用壽命，另外，廢熱的直接排放還會(huì)對(duì)環(huán)境造成傷害，引起溫室效應(yīng)?？紤]到現(xiàn)在礦井每年需要消耗大量的原煤用于地面供熱，這些原煤的直接燃燒一定程度的降低了礦井營(yíng)業(yè)收入，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，污染環(huán)境。鑒于國(guó)內(nèi)其他煤礦空壓機(jī)余熱回收利用研究和實(shí)踐成果，梨園礦寧莊井決定在不影響空壓機(jī)運(yùn)行效果的基礎(chǔ)上采用余熱回收技術(shù)對(duì)空壓機(jī)廢熱進(jìn)行回收，使這部分廢熱用以滿足職工洗浴需求，這樣不僅可以保證空壓機(jī)正常運(yùn)行，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)礦井節(jié)能減排，有助于提高礦井綜合效益，為其健康、可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 空壓機(jī)余熱回收實(shí)踐

空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)工作原理是利用一定的設(shè)備或措施將空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的循環(huán)熱油和高溫空氣通過(guò)與水熱交換，通過(guò)與水的換熱實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)產(chǎn)生的余熱回收并產(chǎn)生熱水可供生活、生產(chǎn)所用。目前梨園礦寧莊井共投入2臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行余熱回收實(shí)踐，空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)布置見(jiàn)圖1。由圖1可知，該回收系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、冷熱交換裝置、循環(huán)加熱水箱、儲(chǔ)水水箱、控制裝置等部分組成，其具體工作流程為：空壓機(jī)循環(huán)熱油在冷熱交換器內(nèi)由水泵泵入的冷卻水進(jìn)行冷卻，冷卻后的循環(huán)油經(jīng)油路系統(tǒng)重新噴回空壓機(jī)主機(jī)繼續(xù)使用，而冷卻水經(jīng)冷熱交換器后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴M(jìn)入循環(huán)加熱水箱；當(dāng)循環(huán)加熱水箱內(nèi)水的溫度達(dá)到設(shè)定溫度值時(shí)，由水泵泵至用水點(diǎn)處的儲(chǔ)水水箱內(nèi)，在循環(huán)加熱水箱內(nèi)安裝有液位控制器，當(dāng)水位低于設(shè)定值時(shí)電磁閥接通開(kāi)始補(bǔ)水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值時(shí)電磁閥關(guān)閉，停止補(bǔ)水；儲(chǔ)水水箱具有保溫功能，由循環(huán)加熱水箱流入的水在各管路截止閥控制下連通生活用水點(diǎn)。該空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）余熱回收系統(tǒng)采用PLC 可編程控制技術(shù)對(duì)水溫、液位等變量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)具有定時(shí)、故障診斷處理、警報(bào)預(yù)警等功能，可保證該余熱回收系統(tǒng)保持高效工作；（2）該余熱回收系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)需改變空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，不耗電，不燒油，只需投入冷熱交換器等少量設(shè)備購(gòu)置資金，即可實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)余熱的回收利用；（3）通過(guò)余熱回收使得空壓機(jī)在較低溫度環(huán)境下運(yùn)行，避免高溫運(yùn)行引起的空壓機(jī)零部件過(guò)速老化和損壞，有助于提高空壓機(jī)工作效率和延長(zhǎng)使用壽命。

圖1 梨園礦寧莊井空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)布置

3 余熱回收效果分析

目前，梨園礦寧莊井2 臺(tái)空壓機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在余熱系統(tǒng)中，空壓機(jī)每天運(yùn)行24 小時(shí)，考慮到75%的電能轉(zhuǎn)為余熱，95%的余熱可通過(guò)空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行回收，計(jì)算可得該余熱回收系統(tǒng)運(yùn)行一天可所回收的熱量Q=（185+185）×75%×95%×860×24=5441220kcal。分析可知：理論可知1噸水上升1℃所需熱量為1000kcal，故可推至夏季和冬季可制取1 噸65℃熱水量分別為1000×（65℃-25℃）=40000 kcal和1000×（65℃-5℃）=60000kcal，即通過(guò)該余熱回收系統(tǒng)可在夏季制取65℃熱水量m1=5441220／40000=136.1t，冬季制取65℃熱水量m2=4276608／60000=90.7t。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原煤消耗可知：環(huán)保熱能回收實(shí)施后，平均減少原煤消耗量為496t／a，均減少?gòu)U氣二氧化硫排放12t／a，二氧化碳1560t／a，按照當(dāng)前煤價(jià)可增加銷(xiāo)售收入約22.3萬(wàn)元／a。綜合分析，壓風(fēng)機(jī)熱能回收在梨園礦寧莊井首先應(yīng)用后，使空氣壓縮機(jī)達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，不但解決了空壓機(jī)高溫問(wèn)題，使設(shè)備壽命增加，通過(guò)一系列節(jié)能減排措施的落實(shí)，降低了原煤消耗量，減輕了大氣污染程度，有助提高礦井綜合效益，實(shí)現(xiàn)了梨園礦寧莊井的“節(jié)約、減排、增效”理念。

4 結(jié)語(yǔ)

空壓機(jī)余熱回收的實(shí)施不僅改善了空壓機(jī)高溫運(yùn)行問(wèn)題，有利于提高空壓機(jī)運(yùn)行性能，節(jié)約大量的原煤消耗，還能減輕空氣污染程度，對(duì)于提高礦井綜合效益具有重要的意義?？諌簷C(jī)余熱回收實(shí)施后，帶動(dòng)梨園礦推進(jìn)強(qiáng)化環(huán)保節(jié)能降耗，堅(jiān)持節(jié)能與生產(chǎn)并重，使環(huán)保節(jié)能創(chuàng)新技術(shù)全部達(dá)到了國(guó)家規(guī)定目標(biāo)。也真正的實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧、環(huán)保建設(shè)與生產(chǎn)發(fā)展相互促進(jìn)，具有較好的推廣價(jià)值。

〔1〕王少波.螺桿式空壓機(jī)余熱回收技術(shù)的應(yīng)用及節(jié)能效益分析〔J〕.能源與節(jié)能，2011，（9）：15-16.

〔2〕韓元偉，梁 磊.空壓機(jī)余熱回收節(jié)能系統(tǒng)在煤礦的應(yīng)用分析〔J〕.中州煤炭，2012，（12）：41-42.

〔3〕毛寶霞，趙金明，張 豪.礦用空壓機(jī)空氣系統(tǒng)余熱回收的應(yīng)用〔J〕.中州煤炭，2010，（8）：100.

〔4〕李井民.煤礦企業(yè)空壓機(jī)熱能回收設(shè)計(jì)分析〔J〕.煤礦現(xiàn)代化，2010，（3）：87-88.

〔5〕李淑剛，趙勝勇，韓 靜.煤礦空壓機(jī)熱能回收研究〔J〕.山東煤炭科技，2012，（6）：134-135.