煤礦空壓機余熱在洗浴熱水項目中的應用

劉凱源

（中國平煤神馬集團規劃發展部）

平禹一礦澡堂每天合計用水量為350 m3，澡堂每年運行費用高，對礦井造成沉重負擔。另外近年來隨著天然氣需求量的大幅增加，天然氣的價格也勢必水漲船高，預計未來職工澡堂運行費用還會繼續增加。

隨著《“十三五”節能減排綜合工作方案》的提出，礦山響應方案要求，引入了“合同能源管理模式”，確定了通過對空壓機余熱進行回收用于生產洗浴熱水的技術路線。利用好空壓機產生的熱能，使之用于煤礦洗浴熱水，將是本次項目的重點［1-5］。

1 空壓機余熱應用條件

1.1 澡堂現狀

平禹一礦澡堂每天合計用水量為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4 t燃氣蒸汽鍋爐，采用蒸汽一次換熱的方式為澡堂提供熱水。澡堂各項費用共計144.21萬元/a，其中燃氣費108.52萬元，人工費27.47萬元，鍋爐軟化水費6.57萬元，鍋爐運行電費1.65萬元。

1.2 空壓機余熱情況

壓縮空氣在煤礦中的應用很廣泛，為了安全生產，各礦井都會在地面建立空壓站，通過專用管道向井下提供氣源。根據螺桿式空氣壓縮機內部工作原理，空氣通過進氣過濾器將灰塵或雜質濾除后，由進氣控制閥進入壓縮機主機，在壓縮過程中與噴入的冷卻潤滑油混合，經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，其中壓縮空氣經冷卻器冷卻后，最后送入使用系統；而高溫高壓的潤滑油經冷卻器冷卻后，返回油路進入下一輪循環。在以上過程中，高溫高壓的油、氣所攜帶的熱量大致相當于空氣壓縮機功率的1/4，其溫度通常在80～100℃。螺桿式空氣壓縮機通過其自身的散熱系統，來給高溫高壓的油、氣降溫，大量的熱能就被無端的浪費了。

平禹一礦生產井壓風機房安裝3臺功率為250 kW的螺桿空壓機，每天累計運行時長約為10 h/臺。今后三采區向下部延伸，將增加掘進工作面數量，空壓機每天累計運行時間達到20 h/臺。

2 設計方案

2.1 空壓機余熱系統設備布置及選型

空壓機余熱回收系統的核心設備是空壓機余熱熱水機。空壓機余熱熱水機體積較小，尺寸為700 mm×500 mm×100 mm（長×寬×高），可靠近空壓機安裝，通過給水管道與澡堂屋頂的淋浴水箱連接。

空壓機余熱系統的輔助設備包括溫控自動電動閥和循環泵等，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的烏拉草牌CHR340型空壓機余熱熱水機，共3臺，分別用于3臺250 kW螺桿式空壓機上。熱水產能為5 m3/h。空壓機每天運行時長20 h，可生產洗浴熱水100 m3/d。

型號為ISG40-125（1）的循環泵3臺，口徑為40 mm，流量為12.5 m3/h，揚程為20 m，功率為1.5 kW，頻率為50 Hz，電壓等級為380 V。

2.2 空壓機余熱系統工作原理

空壓機余熱回收系統提供了一種余熱利用技術，該技術核心是通過系統內置的沸克板式換熱器，一側進出口接空壓機的潤滑油冷卻，另一側進出口接自來水，通過沸克板式換熱器板片進行熱量傳遞，把潤滑油的熱量傳遞給自來水，自來水加熱后供洗浴水，同時潤滑油的溫度也降低下來，再回到空壓機，這樣空壓機也能正常運行使用。

3 項目投資估算及經濟效益分析

3.1 項目投資估算

項目總投資64.41萬元，其中，直接工程費用為50.57萬元，流動資金投入6萬元，投標費、監理費、管理費、建設期資金利息等7.84萬元，詳見表1。

3.2 經濟效益

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

項目投入運行后，預計年度收益=初始費用－電費=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，每年節能收益為125.2×12.5%=15.6萬元，5 a合計為78萬元。合同期滿后，每年節能收益125.2萬元，5 a合計626萬元。所以，10 a內平禹一礦獲得經濟收益為704萬元。另外，合同期滿后資產歸平禹一礦所有，新能源系統使用壽命10 a，初期投資64.41萬元，5 a后固定資產凈值13.4萬元。

4 結 語

通過應用空壓機余熱回收系統，使礦井空壓機余熱得到極大地利用，熱能回收率達到60%以上，解決了澡堂高昂花費的問題。合同期內每年將為企業節約費用15.6萬元，合同期滿后每年節約費用125.2萬元。使礦井享受到國家出臺的優惠政策，實現了互利雙贏，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行模式。

?