礦井壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)節(jié)能自動化研究與改進(jìn)

齊偉杰 常新磊

摘 要：目前壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)現(xiàn)在煤礦地面壓風(fēng)機(jī)房應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，本文闡述的節(jié)能自動化改造，主要是在余熱利用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，綜合壓風(fēng)機(jī)原有的冷卻水系統(tǒng)，使余熱利用系統(tǒng)和壓風(fēng)機(jī)原冷卻水系統(tǒng)能自動切換，在保證壓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的前提下，大大提高壓風(fēng)機(jī)余熱利用效率，同時提高制冷系統(tǒng)冷水利用率，達(dá)到節(jié)能降耗目的。

關(guān)鍵詞：壓風(fēng)機(jī)余熱利用;節(jié)能;冷卻;自動切換

Abstract：At present，the waste heat utilization system of compressor fan has been widely used in the ground compressor fan room of coal mine.The energy-saving automation transformation described in this paper is mainly based on the waste heat utilization system，which integrates the original cooling water system of compressor fan，so that the waste heat utilization system and the original cooling water system of compressor fan can be automatically switched over and the pressure can be greatly increased on the premise of ensuring the safe operation of compressor fan.The waste heat utilization efficiency of the fan can save energy and reduce consumption.

Key words：Waste Heat Utilization of Pressure Fan energy conservation cooling Automatic switching

一、概述

壓風(fēng)機(jī)是煤礦生產(chǎn)中重要的大型固定設(shè)備，主要為礦井上下提供動力風(fēng)源和礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)中的供風(fēng)風(fēng)源。十一礦礦院內(nèi)壓風(fēng)機(jī)房，現(xiàn)安裝有8臺噴油螺桿式壓風(fēng)機(jī)，其工作原理主要為通過陰陽轉(zhuǎn)子，壓縮油氣混合物，提高風(fēng)壓，由于油脂不斷的壓縮，造成油溫較高，一般都在90攝氏度左右，因此壓風(fēng)機(jī)自身安裝有一套冷卻系統(tǒng)，通過循環(huán)水泵（75KW），不斷的把冷卻水流經(jīng)壓風(fēng)機(jī)的冷卻器，到達(dá)降低壓風(fēng)機(jī)油溫及排氣溫度的效果。我礦壓風(fēng)機(jī)房于2015年安裝壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)，安裝壓風(fēng)機(jī)熱回收系統(tǒng)8臺，余熱利用系統(tǒng)通過吸收壓縮機(jī)油的熱量，達(dá)到提高水溫，給職工澡堂提供熱水，同時通過吸收壓風(fēng)機(jī)油的熱量，起到降低油溫效果;該套系統(tǒng)可以實現(xiàn)水溫、水位的自動控制，其系統(tǒng)流程圖如下：

目前該系統(tǒng)運(yùn)行正常，但是在日常使用中，該系統(tǒng)存在以下兩方面問題：

（1）該系統(tǒng)供水為自來水，我礦自來水供水不穩(wěn)定，經(jīng)常斷水，一旦斷水，余熱利用系統(tǒng)會停止工作，會造成壓風(fēng)機(jī)油溫和排氣溫度超溫停機(jī)，為了防止壓風(fēng)機(jī)超溫停機(jī)，壓風(fēng)機(jī)自身的冷卻系統(tǒng)仍需連續(xù)使用。

（2）壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)在澡堂用水高峰時，產(chǎn)生熱水量不夠，還需通過補(bǔ)氣提高水溫，在澡堂用水低峰時，產(chǎn)生熱水多，當(dāng)熱水箱水為達(dá)到設(shè)定位置時，余熱利用系統(tǒng)停止工作。這造成余熱利用系統(tǒng)利用率降低，壓風(fēng)機(jī)熱量形成浪費(fèi)。

（3）壓風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)與余熱利用系統(tǒng)同時使用，降低了余熱利用系統(tǒng)的使用效率。因壓風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)已經(jīng)對壓風(fēng)機(jī)油溫進(jìn)行一次冷卻，壓風(fēng)機(jī)油經(jīng)過余熱理由系統(tǒng)時溫度已經(jīng)被降低，所以余熱利用系統(tǒng)不能全部吸收壓風(fēng)機(jī)油的熱量，造成不必要的浪費(fèi)。

二、研究與改進(jìn)方案

本著節(jié)能降耗，增加效益的目的，對壓風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)及余熱利用系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能自動化研究改進(jìn)，改造后，提高余熱利用系統(tǒng)的使用效率，在保證壓風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的情況下，達(dá)到節(jié)能降耗效果，同時極大延長了壓風(fēng)機(jī)冷卻器的使用壽命，降低了壓風(fēng)機(jī)的維護(hù)成本及維護(hù)量，并且能在不停止壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的同時，檢修壓風(fēng)機(jī)的冷卻水池及冷卻塔機(jī)組及管路等，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。主要研究與改進(jìn)內(nèi)容如下：

（1）首先對余熱利用系統(tǒng)供水進(jìn)行改造，不直接使用自來水供水。把自來水現(xiàn)引入原水池（80立方米），原水池內(nèi)的水，通過余熱利用系統(tǒng)的循環(huán)水泵，把原水池內(nèi)的冷水注入熱回收機(jī)組，吸收壓風(fēng)機(jī)油的熱量，在降低壓風(fēng)機(jī)溫度同時達(dá)到產(chǎn)生熱水的效果。

（2）在原水池安裝水位控制器和電動閥門，當(dāng)水位低于設(shè)定下限值時（1.5米），打開電動閥門，向原水池內(nèi)注水，當(dāng)水位高于設(shè)定上限值時（2.3米）關(guān)閉電動閥門，不再向原水池內(nèi)注水。

（3）把熱水箱的水位上限保護(hù)（2.2米）拆除，使熱回收系統(tǒng)可以不間斷運(yùn)行。同時，在熱水箱的溢流孔位置加裝溢流管，把溢流出的熱水，排入溢流水池。

（4）在溢流池內(nèi)加裝兩臺2.2KW水泵及水位控制器，當(dāng)溢流池水位達(dá)到設(shè)定高度時，自動開啟水泵，把溢流池內(nèi)水排入原水池，重新進(jìn)入熱循環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到閉環(huán)循環(huán)。

（5）為了防止夏季及用水低谷期特殊情況下，造成余熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生熱水注滿熱水箱，溢流池及原水池。安裝時間繼電器和接觸器，當(dāng)原水池內(nèi)水位，達(dá)到設(shè)定極限位置時（2.5米），啟動壓風(fēng)機(jī)自身冷卻系統(tǒng)，余熱利用系統(tǒng)延時5分鐘停止運(yùn)行。當(dāng)熱水箱內(nèi)水位，達(dá)到下限位置時（1.6米），啟動余熱利用系統(tǒng)，壓風(fēng)機(jī)自身冷卻系統(tǒng)延時5分鐘停止運(yùn)行。

（6）為了保證壓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，在余熱利用系統(tǒng)的循環(huán)水泵前方加裝一個水泵機(jī)械壓力開關(guān)。在余熱利用系統(tǒng)不能正常使用時，可以發(fā)出報警，并啟動壓風(fēng)機(jī)原先冷卻系統(tǒng)，保證了壓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行。

該系統(tǒng)的節(jié)能自動化改造，主要工程量如下;

（1）安裝2臺2.2KW 水泵，一備一用，能自動切換運(yùn)行。

（2）鋪設(shè)4寸管子100米，2寸管子50米，4寸閘閥2個，2寸閘閥2個。

（3）安裝水位控制系統(tǒng)2套（水位控制器2套，時間繼電器2個，380V交流接觸器2個）。

（4）水泵壓力開關(guān)一個，報警器一套，380V交流接觸器1個。

壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)節(jié)能自動化改造后系統(tǒng)示意圖如下：

三、改造后效果及效益分析

通過本次壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)節(jié)能自動化的改造，可以把壓風(fēng)機(jī)原有的冷卻系統(tǒng)關(guān)閉，單獨(dú)用余熱利用系統(tǒng)就可以達(dá)到降低壓風(fēng)機(jī)溫度的目的，不但有效保證了壓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，同時，余熱利用系統(tǒng)能夠充分吸收壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生的熱量，使余熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水量增加，保證了澡堂的熱水供應(yīng)，降低了澡堂用水需要二次加熱的頻率，從而充分發(fā)揮余熱利用系統(tǒng)節(jié)能降耗的作用。

本次改造具有極大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，主要表現(xiàn)如下：

（一）經(jīng)濟(jì)效益

（1）每年節(jié)省冷卻器3臺，每臺冷卻器價格為35000，每年節(jié)約配件支出為35000*3=10.5萬元。

（2）每年節(jié)省人工費(fèi)用為120*100=1.2萬元。

（3）每年節(jié)省電費(fèi)為（1101+248）*365*1=49.5萬（工業(yè)用電價格按每度一元計算），壓風(fēng)機(jī)冷卻水泵功率為75KW，由于壓風(fēng)機(jī)需要不間斷的供應(yīng)冷卻水，所以壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行中，冷卻水泵為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，每天須耗費(fèi)極大的電能，每天耗電量為KWh=UI*COS*1.732/1000=380*82*0.85*1.732*24/1000=1101KWh;壓風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī)也為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，電機(jī)功率為15KW，在滿載情況下每天用電量為380*18.5*0.85*1732*24/1000=248KWh，改造后這兩臺設(shè)備都可以停止運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗目的。

（4）投入兩臺2.2KW水泵、一套水位控制器、管子等設(shè)備，成本約為5000元。

（5）每年經(jīng)濟(jì)效益總額為10.5+1.2+49.5-0.5=60.7萬元。

（二）社會效益

（1）到達(dá)了充分節(jié)能降耗的目的，改造后，余熱利用系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水量比以前多而且穩(wěn)定，減少了澡堂向水池打氣加熱水溫的勞動量，充分利用了壓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量;

（2）減少了壓風(fēng)機(jī)維護(hù)量，降低了職工在維護(hù)，更換壓風(fēng)機(jī)冷卻器環(huán)節(jié)中意外傷害的風(fēng)險。

（3）可以實現(xiàn)不停止壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的情況下，對壓風(fēng)機(jī)冷卻水池。冷卻塔等冷卻系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，為礦井創(chuàng)造了效益。

通過本次壓風(fēng)機(jī)余熱利用系統(tǒng)的節(jié)能自動化改造，不僅保證的壓風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行，還有極大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。目前很多礦都安裝有余熱利用系統(tǒng)，這一改造可以進(jìn)行大力推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]余熱回收的原理和設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.

[2]余熱回收手冊.中南工業(yè)大學(xué)出版社.

[3]煤礦電工手冊.煤炭工業(yè)出版社.

作者簡介：齊偉杰，男，2008年7月畢業(yè)于河南大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)，2008年8月參加工作;常新磊，男，2010年7月畢業(yè)于河南理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造自動化專業(yè)，2010年8月參加工作。