煤礦空壓機(jī)余熱在洗浴熱水項(xiàng)目中的應(yīng)用

劉凱源

（中國平煤神馬集團(tuán)規(guī)劃發(fā)展部）

平禹一礦澡堂每天合計(jì)用水量為350 m3，澡堂每年運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)礦井造成沉重負(fù)擔(dān)。另外近年來隨著天然氣需求量的大幅增加，天然氣的價(jià)格也勢必水漲船高，預(yù)計(jì)未來職工澡堂運(yùn)行費(fèi)用還會(huì)繼續(xù)增加。

隨著《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》的提出，礦山響應(yīng)方案要求，引入了“合同能源管理模式”，確定了通過對(duì)空壓機(jī)余熱進(jìn)行回收用于生產(chǎn)洗浴熱水的技術(shù)路線。利用好空壓機(jī)產(chǎn)生的熱能，使之用于煤礦洗浴熱水，將是本次項(xiàng)目的重點(diǎn)［1-5］。

1 空壓機(jī)余熱應(yīng)用條件

1.1 澡堂現(xiàn)狀

平禹一礦澡堂每天合計(jì)用水量為350 m3，其中，大池用水量266 m3，淋浴用水量為84 m3。早班、中班、晚班的用水量分別為147、115、88 m3。使用2臺(tái)4 t燃?xì)庹羝仩t，采用蒸汽一次換熱的方式為澡堂提供熱水。澡堂各項(xiàng)費(fèi)用共計(jì)144.21萬元/a，其中燃?xì)赓M(fèi)108.52萬元，人工費(fèi)27.47萬元，鍋爐軟化水費(fèi)6.57萬元，鍋爐運(yùn)行電費(fèi)1.65萬元。

1.2 空壓機(jī)余熱情況

壓縮空氣在煤礦中的應(yīng)用很廣泛，為了安全生產(chǎn)，各礦井都會(huì)在地面建立空壓站，通過專用管道向井下提供氣源。根據(jù)螺桿式空氣壓縮機(jī)內(nèi)部工作原理，空氣通過進(jìn)氣過濾器將灰塵或雜質(zhì)濾除后，由進(jìn)氣控制閥進(jìn)入壓縮機(jī)主機(jī)，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經(jīng)壓縮后的混合氣體從壓縮腔排入油氣分離罐，從而分別得到高溫高壓的油、氣。由于機(jī)器工作溫度的要求，這些高溫高壓的油、氣必須送入各自的冷卻系統(tǒng)，其中壓縮空氣經(jīng)冷卻器冷卻后，最后送入使用系統(tǒng)；而高溫高壓的潤滑油經(jīng)冷卻器冷卻后，返回油路進(jìn)入下一輪循環(huán)。在以上過程中，高溫高壓的油、氣所攜帶的熱量大致相當(dāng)于空氣壓縮機(jī)功率的1/4，其溫度通常在80～100℃。螺桿式空氣壓縮機(jī)通過其自身的散熱系統(tǒng)，來給高溫高壓的油、氣降溫，大量的熱能就被無端的浪費(fèi)了。

平禹一礦生產(chǎn)井壓風(fēng)機(jī)房安裝3臺(tái)功率為250 kW的螺桿空壓機(jī)，每天累計(jì)運(yùn)行時(shí)長約為10 h/臺(tái)。今后三采區(qū)向下部延伸，將增加掘進(jìn)工作面數(shù)量，空壓機(jī)每天累計(jì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到20 h/臺(tái)。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 空壓機(jī)余熱系統(tǒng)設(shè)備布置及選型

空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)的核心設(shè)備是空壓機(jī)余熱熱水機(jī)?？諌簷C(jī)余熱熱水機(jī)體積較小，尺寸為700 mm×500 mm×100 mm（長×寬×高），可靠近空壓機(jī)安裝，通過給水管道與澡堂屋頂?shù)牧茉∷溥B接。

空壓機(jī)余熱系統(tǒng)的輔助設(shè)備包括溫控自動(dòng)電動(dòng)閥和循環(huán)泵等，體積均較小，可安裝在供、回水的管道上。

本方案擬選擇東莞斯域電氣公司生產(chǎn)的烏拉草牌CHR340型空壓機(jī)余熱熱水機(jī)，共3臺(tái)，分別用于3臺(tái)250 kW螺桿式空壓機(jī)上。熱水產(chǎn)能為5 m3/h?？諌簷C(jī)每天運(yùn)行時(shí)長20 h，可生產(chǎn)洗浴熱水100 m3/d。

型號(hào)為ISG40-125（1）的循環(huán)泵3臺(tái)，口徑為40 mm，流量為12.5 m3/h，揚(yáng)程為20 m，功率為1.5 kW，頻率為50 Hz，電壓等級(jí)為380 V。

2.2 空壓機(jī)余熱系統(tǒng)工作原理

空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)提供了一種余熱利用技術(shù)，該技術(shù)核心是通過系統(tǒng)內(nèi)置的沸克板式換熱器，一側(cè)進(jìn)出口接空壓機(jī)的潤滑油冷卻，另一側(cè)進(jìn)出口接自來水，通過沸克板式換熱器板片進(jìn)行熱量傳遞，把潤滑油的熱量傳遞給自來水，自來水加熱后供洗浴水，同時(shí)潤滑油的溫度也降低下來，再回到空壓機(jī)，這樣空壓機(jī)也能正常運(yùn)行使用。

3 項(xiàng)目投資估算及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 項(xiàng)目投資估算

項(xiàng)目總投資64.41萬元，其中，直接工程費(fèi)用為50.57萬元，流動(dòng)資金投入6萬元，投標(biāo)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)、管理費(fèi)、建設(shè)期資金利息等7.84萬元，詳見表1。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

合同能源管理模式的基本內(nèi)容是合同期內(nèi)甲乙雙方分享節(jié)能效益，合同期滿所有資產(chǎn)歸甲方所有。甲方收益包括合同期內(nèi)的節(jié)能收益、合同期滿后的全部收益和資產(chǎn)收益3部分。

項(xiàng)目投入運(yùn)行后，預(yù)計(jì)年度收益=初始費(fèi)用－電費(fèi)=125.2萬元，收益分配比例：平禹一礦占12.5%，投資方占87.5%。合同期內(nèi)，每年節(jié)能收益為125.2×12.5%=15.6萬元，5 a合計(jì)為78萬元。合同期滿后，每年節(jié)能收益125.2萬元，5 a合計(jì)626萬元。所以，10 a內(nèi)平禹一礦獲得經(jīng)濟(jì)收益為704萬元。另外，合同期滿后資產(chǎn)歸平禹一礦所有，新能源系統(tǒng)使用壽命10 a，初期投資64.41萬元，5 a后固定資產(chǎn)凈值13.4萬元。

4 結(jié) 語

通過應(yīng)用空壓機(jī)余熱回收系統(tǒng)，使礦井空壓機(jī)余熱得到極大地利用，熱能回收率達(dá)到60%以上，解決了澡堂高昂花費(fèi)的問題。合同期內(nèi)每年將為企業(yè)節(jié)約費(fèi)用15.6萬元，合同期滿后每年節(jié)約費(fèi)用125.2萬元。使礦井享受到國家出臺(tái)的優(yōu)惠政策，實(shí)現(xiàn)了互利雙贏，也為其他煤礦參與新能源合作提供了參考，探索出了一種新的運(yùn)行模式。

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