空壓機余熱回收技術在梨園礦的應用

蔡秀凡，李洪彪

（中國平煤神馬能源化工集團 梨園礦，河南 平頂山 467500）

壓風機壓縮空氣是工業領域中應用廣泛的動力源，其壓縮空氣的能源消耗往往占到企業全部電力消耗的10%～35%〔1-2〕。在空壓機運行過程中，輸入電能的75%～80%轉變成熱量被直接排放，只有20%～25%的電能最終轉化為壓縮空氣能，熱能的直接排放不僅造成了資源的浪費，也容易引起環境污染，若能對這部分熱能進行利用，則有助于提高企業綜合效益〔3-5〕。

梨園礦寧莊井針對此情況，采用空壓機余熱回收系統將熱能用于加熱生活用水，可滿足全礦職工洗浴供水需求。通過空壓機余熱回收，不僅提升了煤礦企業形象，為實現省“五優礦井”的發展戰略提供了保證，且對于應對當前疲軟的煤炭形勢也有著重要的意義。

1 空壓機余熱回收必要性

梨園礦寧莊井壓風機房位于工業廣場中北部，共布置由阿特拉斯博萊特公司生產的BLT-250W-32／0.8型螺桿壓風機3臺，該型號壓風機單機總功率為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。現場發現，空壓機在工作時其循環熱油和排氣溫度高達80℃～95℃，這部分熱能不加以利用直接通過風扇和水塔排放于周圍環境和空氣中，空壓機廢熱不加控制排放可能造成空壓機高溫運行，長時間運行會降低設備使用性能和使用壽命，另外，廢熱的直接排放還會對環境造成傷害，引起溫室效應。考慮到現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業收入，同時還會產生大量的有害氣體，污染環境。鑒于國內其他煤礦空壓機余熱回收利用研究和實踐成果，梨園礦寧莊井決定在不影響空壓機運行效果的基礎上采用余熱回收技術對空壓機廢熱進行回收，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正常運行，同時還能實現礦井節能減排，有助于提高礦井綜合效益，為其健康、可持續發展奠定基礎。

2 空壓機余熱回收實踐

空壓機余熱回收系統工作原理是利用一定的設備或措施將空壓機運行過程中的循環熱油和高溫空氣通過與水熱交換，通過與水的換熱實現空壓機產生的余熱回收并產生熱水可供生活、生產所用。目前梨園礦寧莊井共投入2臺空壓機進行余熱回收實踐，空壓機余熱回收系統布置見圖1。由圖1可知，該回收系統主要由空壓機、冷熱交換裝置、循環加熱水箱、儲水水箱、控制裝置等部分組成，其具體工作流程為：空壓機循環熱油在冷熱交換器內由水泵泵入的冷卻水進行冷卻，冷卻后的循環油經油路系統重新噴回空壓機主機繼續使用，而冷卻水經冷熱交換器后轉變為熱水進入循環加熱水箱；當循環加熱水箱內水的溫度達到設定溫度值時，由水泵泵至用水點處的儲水水箱內，在循環加熱水箱內安裝有液位控制器，當水位低于設定值時電磁閥接通開始補水，當水位達到設定值時電磁閥關閉，停止補水；儲水水箱具有保溫功能，由循環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。該空壓機余熱回收系統主要優點有：（1）余熱回收系統采用PLC 可編程控制技術對水溫、液位等變量進行監測和控制，同時具有定時、故障診斷處理、警報預警等功能，可保證該余熱回收系統保持高效工作；（2）該余熱回收系統的主要優點是在系統運行過程中，無需改變空壓機運行狀態，不耗電，不燒油，只需投入冷熱交換器等少量設備購置資金，即可實現空壓機余熱的回收利用；（3）通過余熱回收使得空壓機在較低溫度環境下運行，避免高溫運行引起的空壓機零部件過速老化和損壞，有助于提高空壓機工作效率和延長使用壽命。

圖1 梨園礦寧莊井空壓機余熱回收系統布置

3 余熱回收效果分析

目前，梨園礦寧莊井2 臺空壓機已經應用在余熱系統中，空壓機每天運行24 小時，考慮到75%的電能轉為余熱，95%的余熱可通過空壓機余熱回收系統進行回收，計算可得該余熱回收系統運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，即通過該余熱回收系統可在夏季制取65℃熱水量m1=5441220／40000=136.1t，冬季制取65℃熱水量m2=4276608／60000=90.7t。根據現場原煤消耗可知：環保熱能回收實施后，平均減少原煤消耗量為496t／a，均減少廢氣二氧化硫排放12t／a，二氧化碳1560t／a，按照當前煤價可增加銷售收入約22.3萬元／a。綜合分析，壓風機熱能回收在梨園礦寧莊井首先應用后，使空氣壓縮機達到經濟運行狀態，不但解決了空壓機高溫問題，使設備壽命增加，通過一系列節能減排措施的落實，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，實現了梨園礦寧莊井的“節約、減排、增效”理念。

4 結語

空壓機余熱回收的實施不僅改善了空壓機高溫運行問題，有利于提高空壓機運行性能，節約大量的原煤消耗，還能減輕空氣污染程度，對于提高礦井綜合效益具有重要的意義。空壓機余熱回收實施后，帶動梨園礦推進強化環保節能降耗，堅持節能與生產并重，使環保節能創新技術全部達到了國家規定目標。也真正的實現了人與自然和諧、環保建設與生產發展相互促進，具有較好的推廣價值。

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

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

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

〔4〕李井民.煤礦企業空壓機熱能回收設計分析〔J〕.煤礦現代化，2010，（3）：87-88.

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