基于梅花井煤礦暖通及燃氣鍋爐供熱系統的設計探究

姚輝

（國家能源集團寧夏煤業責任有限公司梅花井煤礦環保中心，寧夏 靈武 751400）

煤礦暖通和供熱系統的設計至關重要，只有做好了煤礦暖通和供熱系統的設計工作，才能夠確保煤礦行業的正常發展，確保煤礦能夠順利、安全的運行，提高煤礦行業發展效果。

一、項目概況

（一）項目背景

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）已經實施，目前銀川對于對具備拆除條件的20噸以下燃煤采暖小鍋爐實施拆除；對檢查過程中存在問題的企業提出了限期整改要求；對于已經安裝污染防治設施的燃煤企業提出要求，對現有設備加強維護和保養，確保冬季采暖期的大氣污染防治設施正常高效運行，污染物達標排放。同時集團對10噸以下鍋爐逐步拆除，10噸以上的鍋爐增加脫硫脫硝設施。

（二）設計原則

為貫徹落實好國家節能減排政策，使改造項目更好的達到預定目標，本次方案設計遵循以下原則：

1.采用技術先進、環保、安全可靠的工藝技術和設備，避免對周邊生態造成影響。充分發揮社會和環境效益。

2.在設計中力求廠區布置緊湊、環境優雅、建筑美觀，做到與礦山建設相協調，成為經濟、社會和環境三方的良好統一體。

3.項目用房選址要充分考慮礦區自然條件，因地制宜，創造良好的外部條件，降低后期運營成本。

4.實現系統無人值守，并且確保設備安全、可靠、平穩運行，系統運行實行集中自動化控制。

5.盡可能降低設備投資和運行費用，保證系統的運行壽命。

6.項目建設目標應該符合國家有關行業規定和行業標準，工程設計嚴格執行國家相關設計規范和標準。

二、燃氣鍋爐改造方案

（一）熱負荷分析

主井場地

1.地面建筑與井筒防凍熱負荷總計28091.1KW。

采暖為115/70℃熱水采暖。

副井場地

2.地面建筑與井筒防凍熱負荷總計7988.7KW。

采暖為80/60℃熱水采暖。

（二）方案確定

鍋爐燃料選用管道天然氣，由寧夏寧東恒瑞燃氣有限公司提供。寧夏寧東恒瑞燃氣有限公司氣源引自中石油西氣東輸長寧7#閥室，燃氣低位發熱量為33.4164MJ/m3、高位發熱量為37.0868MJ/m3，7#閥室位于寧東岳家溝。恒瑞燃氣公司氣站位于寧東化工材料園區3區。梅花井用氣引自沙竹路閥井，經靈新煤礦后至設備維修中心，燃氣管道全長約1公里。閥井至鍋爐燃燒器天然氣管道，及其附屬設施如調壓撬、流量計、配套閥門等均由寧東恒瑞燃氣有限公司投資建設并管理。

選用管道天然氣有如下優點：

1.安全：天然氣的氣體密度是空氣密度的二分之一，比空氣輕，極易揮發，不易爆炸，天然氣中所含的甲烷、乙烷、丙烷等本身是無毒性的。

2.環保：天然氣的98%成分是甲烷，在完全燃燒時只產生少量二氧化碳與水蒸氣。天然氣作為一種優質、清潔性、高效的綠色能源，是國家能源政策推廣和普及的能源。

3.經濟：管道及調壓撬全部由天然氣公司投資、管理，只收取天然氣費用（天然氣費用由國家統一調價）。

（1）鍋爐選型

天然氣主要成分為甲烷，因燃料為碳氫化合物，故顆粒物、SOx、NOx含量都遠小于燃煤鍋爐低，在燃燒完全的情況下幾乎不含顆粒物；燃料中的硫化物轉化為SO2，天然氣中硫化物含量極少，故轉化為SO2的排放量亦極少。因此顆粒物和SO2排放量滿足環保要求。

（三）施工措施

冬季采暖期間施工，鍋爐間內燃煤鍋爐運行期間安裝燃氣鍋爐，考慮安全措施，在燃煤鍋爐和燃氣鍋爐之間設臨時隔墻，臨時隔墻滿足二級防火要求，采用粉煤灰硅酸鹽砌塊墻，厚度200mm，配合采用鋼筋混凝土梁、柱，保證墻體強度。臨時墻在鍋爐安裝、調試、運行后拆除，恢復原狀。

三、電氣及自動控制系統設計

（一）工藝改造方案

主工廣鍋爐房內拆除2臺20t鍋爐本體及配套鼓引風機、1臺10t鍋爐本體及配套鼓引風機。新增2臺20t燃氣蒸汽鍋爐，配鼓風機P=40kW/臺。副立井鍋爐房內拆除1臺6t鍋爐本體及配套鼓引風機，新增4臺2.8MW燃氣熱水鍋爐，配鼓風機P=9kW/臺，配套一次網循環泵及二次網循環泵等。根據工藝專業提出的改造方案，拆除鼓引風機的用電負荷遠遠大于新增燃氣鍋爐的用電負荷，因此本次設計中鍋爐房的原有配電系統中的進線柜及聯絡柜均不作變動，維持原配電系統。

鍋爐房內設有低壓配電室及控制室，根據工藝專業提供的相應設備在原有配電系統上進行配電改造。

（二）電氣方案設計

1.負荷等級

根據《煤炭工業礦井設計規范》第11.3.1條相關規定（即“單臺蒸發量為4t/h以上的鍋爐”），本設計中鍋爐房用電負荷等級為二級。

2.供電回路及電壓等級的確定

梅花井煤礦主工廣鍋爐房及副立井鍋爐房內均已有低壓配電室，本次設計電源及電源及進線均遵從原有設計，不作變動； 鍋爐房內用電設備電壓等級為0.4kV。

3.低壓供電系統接線形式及運行方式

工藝改造方案：主工廣鍋爐房內拆除2臺20t鍋爐本體及配套鼓引風機、1臺10t鍋爐本體及配套鼓引風機。新增2臺20t燃氣蒸汽鍋爐，配鼓風機P=40kW/臺。副立井鍋爐房內拆除1臺6t鍋爐本體及配套鼓引風機，新增4臺2.8MW燃氣熱水鍋爐，配鼓風機P=9kW/臺，配套一次網循環泵及二次網循環泵等。根據工藝專業提出的改造方案，拆除鼓引風機的用電負荷遠遠大于新增燃氣鍋爐的用電負荷，因此本次設計中鍋爐房的原有配電系統中的進線柜及聯絡柜均不作變動，維持原配電系統。

鍋爐房內設有低壓配電室及控制室，根據工藝專業提供的相應設備在原有配電系統上進行配電改造。

四、結束語

綜上所述，現階段，環境問題是發展的主要問題，已經引起社會的廣泛關注，保護生態環境，實施可持續發展是目前社會首要解決的問題。建筑是人造的環境，要保持與自然生態的和諧發展，并且也要適應社會發展的變化，這樣才能夠實現良好的居住建筑環境。