關于煤礦采暖改造設計的探索

李小艷+高麗霞

【摘 要】隨著環保要求的日益提高，現有煤礦20噸以下燃煤采暖小鍋爐逐步被取締，隨之被更加環保經濟的供熱方式來替代，論文基于寧煤集團部分煤礦的采暖整改安排，就羊場灣煤礦及棗泉煤礦供熱現狀進行分析，比選供熱方式，利用周邊電廠熱源實現集中統一供熱，達到經濟、節能、環保的目的。

【Abstract】With the increasing requirements of environmental protection， the existing coal-fired heating boilers whose coal mine is under 20 tons gradually be banned， and be replaced by more environmental and economic heating methods. Based on the heating rectification arrangement of parts coal mines in Ningxia Coal Mine Group， paper analyzes the current situation of heating supply in Yangchangwan Mine and Zaoquan Mine， compares the heating methods， using heat source of surrounding power plant to achieve centralized heating， to achieve the purposes of economic， energy saving and environmental protection.

【關鍵詞】燃煤采暖鍋爐；供熱現狀；比選供熱方式；集中統一供熱

【Keywords】 coal fired heating boiler； heating status； comparison heating mode； centralized heating

【中圖分類號】TU832.1+8 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0156-02

1 引言

神華寧煤集團各煤礦地理位置相對分散，大部分供熱方式為獨立小型燃煤鍋爐供熱，不僅供熱效率低，而且很難達到環保排放要求，隨著新《中華人民共和國環境保護法》、《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271—2014）的實施，神華寧煤集團對存在問題的煤礦采暖提出了限期整改要求，對具備拆除條件的20噸以下燃煤采暖小鍋爐實施拆除。

2 熱源的選擇

2.1余熱利用

礦井日常用水量及洗浴廢水量非常大，而且均含有大量熱能，如果水量及溫度滿足要求，可利用水源熱泵提取熱量用于礦區供暖。按照水溫22℃，溫差10℃提取熱量，可用余熱量可根據如下公式得到：Q=CMΔT（Q——余熱量，kW；M——質量流量，m3/h；C——水的比熱系數，1.163kW.h/（m3·℃）；ΔT——換熱前、后溫度差，℃；）

水源熱泵機組將礦井水中的熱量吸收后，將其傳輸至水側換熱器，制備熱水作為供暖熱媒，通過將空調、采暖水系統，送到建筑物中供暖，原理如下圖1所示。

2.2 太陽能

眾所周知，太陽能熱源是目前最環保節能的熱源，利用太陽能供暖需要從所需熱負荷量和投資兩個方面考慮，一般太陽能可用于滿足礦井人員洗浴用熱，受設備投資和設備所占用面積的限制，太陽能在供熱方面的使用并不常見。

2.3 周邊可用熱源

周邊存在可用電廠熱源的，首先考慮使用電廠熱源，集中整改敷設蒸汽或熱水管路，引電廠可用熱源統一供熱。電廠熱源需要考慮供熱方式為蒸汽供熱或熱水供熱，使得改造效果最好，改造投資最低。

神華寧煤集團羊場灣煤礦及棗泉煤礦與新建棗泉電廠距離較近，棗泉電廠距離羊場灣一分區直線距離約為3.8公里，距離最遠的棗泉主工廠約為15公里，經與電廠協商，棗泉電廠可提供一路熱水負荷經羊場灣煤礦直至棗泉煤礦，供以上兩個煤礦集中采暖。由于羊場灣煤礦及棗泉煤礦現使用蒸汽和熱水混合供暖，管路鋪設較為復雜，此次整改需要對部分蒸汽管路進行更換。

根據計算，各煤礦所需供熱熱負荷如下：

根據計算熱負荷，此改造方案設計自棗泉電廠內換熱站引出130/70℃高溫熱水輸送至羊場灣一分區供熱，并在羊場灣一分區外建換熱站，將130/70℃高溫熱水換成110/75℃熱水后供至棗泉五六分區和棗泉主工業廣場，并在羊場灣一分區預留羊場灣二分區采暖供熱管路接口。管路高點及低點處設置排氣和泄水裝置，閥門采用耐高溫焊接蝶閥，架空管路采用無推力旋轉補償器進行補償，直埋管路采用波紋補償器進行補償。采暖回水總管上設置自動流量調節閥，以便根據室外氣溫對供熱流量進行調節，在換熱站供回水管上設置溫度計和壓力表，便于監測換熱站運行情況。

拆除原有鍋爐房設備及換熱站，新建水—水換熱站，將棗泉電廠130/70℃高溫熱水換成85/60℃熱水，供一分區主工業廣場地面建筑、井筒防凍及洗煤廠地面建筑采暖。由于整個供熱系統中建筑高度高差太大（最高建筑為40米），故將整個采暖系統分為高區供暖系統和低區供暖系統，低區供暖系統包括礦井通風供暖。

將原有鍋爐房改造為水—水換熱站，鍋爐房內需新增軟化水裝置、高低區換熱裝置、高低區采暖循環泵、高低區定壓補水裝置、分集水器等。

換熱器按高地區分別設置，換熱器的選型依據為單臺換熱負荷必須大于等于所需熱負荷的60%，兩臺或三臺并列運行。

礦井空氣加熱機組的選型主要依據井筒實際通風量，其中井筒防凍室外計算溫度tr設為-25.4℃，空氣加熱溫度tr設為=40℃，冷熱風混合溫度tn設為=2℃，本設計按最大風量設計，井筒防凍總耗熱量：Q=CMΔT（Q——耗熱量，KW；M——質量流量，m3/h；C——空氣的比熱系數，1.003kW.h/（m3·℃）；ΔT——換熱前、后溫度差，℃；）endprint

采暖循環泵總流量按向熱用戶提供的折算流量的110%選取，流速宜選用1.5m/s左右。

定壓補水泵選型應考慮熱水熱力網供水管道任何一點的壓力不應低于供熱介質的汽化壓力，并應留有30～50kPa的富裕壓力，補水量設計為4%，軟水處理系統必須保證能夠滿足連續補水需要。

3 采暖管路設計中需要注意的問題

①供暖入口的選擇：供暖口的預留要考慮室內供暖系統的合理性，同時兼顧室外管線銜接的合理性，進、會水口的位置盡量靠近熱源。②供暖管道的布置要同時考慮土建、設備、安裝等專業的可行性，協調各專業共同確定梁柱的位置和大小，在配電及儀表設備間要特別考慮設備的特殊性，杜絕對其他設備儀表產生影響。③樓梯間、地下室等有凍結危險的場所，散熱器應由單獨的立、支管供熱，不得設置調節開關，設計時必須分配出獨立的立、支管供此類地方單獨使用。④礦井通風及井口房防凍必須使用單獨的供熱管線，確保此路管線供暖穩定可靠，避免發生因供暖故障導致的生產中斷事故。⑤配電室或值班室等特殊房間，注意一般不考慮采暖，管線在此類地方必須繞行，室內管線要求焊接，防止發生泄漏事故，如必須增加采暖設施，則此處管線必須采用焊接，不能安裝調節開關。⑥同一房間每組散熱器負荷要均勻分配，不得出現單雙側連接方式，與鄰室雙側連接時，必須保證兩側熱負荷及散熱器數量處于同一水平。

此次改造中存在管網的改造變化、高低區的劃分、內外環網的劃分及換熱站板式換熱器和各類水泵的選型方面必須充分考慮現場各類參數并結合地勢及供暖建筑的分布特點，一切從實際出發，充分了解現場實際管段管徑的分布，計算分析是否需要進行更換。

4 采暖整改需遵循的原則

①質量保證：從設備和工程角度出發，按照國家相關標準和特殊行業要求嚴格控制各項性能指標，使之達到標準并滿足使用要求。②運行可靠：采用成熟的先進技術和成套的工程設備，既保證工程項目的先進性，又保證工程項目的運行可靠性。③最大限度地節約基建投資，降低工程成本。④充分考慮節能環保等方面的要求，貫徹以人為本的方針，落實可持續發展方針。⑤加強礦內節能環保系統建設，逐步實現節能減排目標。⑥從管理維護、前期投入及系統實際意義等方面出發，找到經濟與技術的最佳結合點。

【參考文獻】

【1】陸耀慶.《實用供熱空調設計手冊》修編信息[J].暖通空調，2008（01）：1.

【2】叢穎，張冰瑤.供熱工程能耗分析[J].區域供熱，2008（04）：55-58.endprint