煤礦空壓機余熱利用系統研究及應用

張靜波　高杰

摘要：煤礦空壓機的輸入電能大部分轉化為壓縮熱并散發掉，空壓機余熱能回收在實踐中的意義，既能夠幫助煤礦企業節約能源消耗，又能夠間接減少CO2的排放，有著良好的經濟、環境和社會效益。

關鍵字：煤礦空壓機余熱利用

引言

平煤一礦北二工區，其空氣壓縮系統主要由博萊特5臺BLT-475W/10螺桿空壓機組成，額定輸出功率為355kW，產氣量42m3/min；空壓機運行時，平煤一礦般情況下保證2-3臺空壓機正常運轉。經過初步考察，本報告初步分析了壓縮空氣系統的運行和耗能情況，并針對其中存在的節能空間推薦了改造方案。

一、空壓機余熱利用系統應用現狀

空壓機是一個能耗比較大的動力設備，一般空壓機的輸入功率除了部分變成了壓縮空氣的勢能以外，其它大部分能量（約占85%）以廢熱的形式被排放到空氣中浪費掉。同時，為降低空壓機的油溫，還需要消耗電能開動冷卻風機或循環冷卻水來降低油溫，以保證空壓機的正常運行。充分利用這些浪費的熱能有利于節能減排，降低運營成本，同時改善空壓機的運行狀態，提高產氣量。因此，利用這一浪費的能源，已經成為越來越多企業的共識。

二、空壓機余熱利用系統選型設計

（一）空壓機系統現狀分析

（三）空壓機熱回收供產線生活用水流程示意圖

2.4節能效益分析

平煤股份一礦北二工區空壓機現狀：

共5臺BLT-475W/10空壓機，56m3/臺，355kW，至少保證2臺常開，按常開2臺保守計算，平均加載率約90%。

加載率=加載運行時間/運行時間（運行時間可以在空壓機控制面板上查詢）

A.當開2臺空壓機時，平均加載率90%，空壓機熱回收效率（一次側油—水換熱側）回收功率約70%，二次側熱回收效率（二次水—水換熱）約80%，每小時可回收的熱量為：

P=355kW×90%×70%×80%×2=357.84kW

B.每天可回收熱量：357.84kW×24=8588.16kW=8588.16×860kcal=7385817.6kcal

C.假設自來水的平均溫度為10℃，需要的水的溫度為50℃，每天可以產生的50℃熱水為：

Q=0.86×耗電量/△T=0.86×（357.84×24）/（50-10））=184.64噸/天

每年可產50℃熱水：184.64噸×365天=67393.6噸/年

D.按照市政蒸汽來加熱，蒸汽的熱值為450kcal/kg（交換熱損耗20%），價格170元/噸計算，可以節約的市政蒸汽量為：

7385817.6/（450×1000×（1-20%））=20.51噸/天

每年節約蒸汽： 20.51噸×365天=7486噸/年

每年節約蒸汽費用為：7486噸/年×170元/噸=1272620元/年≈127萬元/年

根據一礦北二工區現場情況，余熱回收利用的意向使用方向為（1）提供員工洗浴用水；（2）辦公室取暖。

（1） 提供員工洗浴用水

平煤一礦北二工區現有洗浴大池2個，共計30噸，每天換水三次，每天需要熱水90噸；同時需要滿足220人淋浴，需要熱水220人×200L/人=44T，即：每天洗浴熱水總需求量：90噸+44噸=134噸。

洗浴每天需要熱量=134T×40000kcal/T=5360000kcal（溫升40℃）。

每天剩余熱量為：7385817.6kcal-5360000kcal=2025817.6kcal

（2） 辦公室取暖

余熱2025817.6kcal可用于冬季供暖；

產生2025817.6kcal熱量，等同功率為2025817.6÷860÷24=98kW；

可供取暖面積98kW×1000÷150w/㎡=653㎡

現有辦公區的采暖面積600㎡，基本可以滿足。

三、結論

進行空壓機余熱回收利用改造后，可以完全滿足平煤一礦北二工區職工洗浴用水，基本保證辦公區冬季采暖需求。在空壓機控制系統不變，工作性能不變，操作維修方式不變的前提下對空壓機進行改造，增加余熱回收裝置而構建余熱回收系統，每臺空壓機采用單獨的余熱利用回收裝置，互不影響。本項目的實施能后很好的達到煤礦節能減排的要求。

作者簡介：張靜波（1979-），山西省臨汾市人，工程師，畢業于河南理工大學，現從事煤礦機電技術管理工作。

高杰（ 1980-），河南省平頂山市人，工程師，畢業于太原科技大學，工學碩士，現從事煤礦機電技術管理工作。endprint