淺談職工澡堂供熱系統技術改造

張發煒

（福建省永安煤業有限責任公司 福建大田 366102）

0 引言

原礦井職工洗澡用水使用鍋爐加熱，每月用煤22 t，用電量4 136 kWh。為做好高能耗設備淘汰工作，對礦井職工澡堂熱水系統進行了改造，采用兩個供熱系統相互結合集中供熱，一是回收螺桿空壓機產生的油溫余熱送至水塔；二是在職工澡堂樓頂安裝熱泵熱水器對水塔內的冷水進行加熱。通過兩種不同的供熱方式有效結合，為礦井的職工提供了舒適的熱水服務。

1 供熱系統概況

1.1 供熱系統組成

由即熱式空壓機熱水器（螺桿空壓機產生的油溫余熱回收）、熱泵熱水器、保溫水塔、保溫水管、閘閥、熱泵循環泵（管道泵）等組成。

1.2 供熱系統技術改造預期效果

（1）將螺桿空壓機熱能最大化的回收利用，螺桿空壓機排氣溫度在70 ℃～90 ℃之間，最高溫度不得高于105 ℃。熱水器吸收了大部分的熱量，降低了螺桿空壓機運行溫度，使空壓機的運行溫度控制在65 ℃～85 ℃之間，降低了空壓機的故障率，延長使用壽命，提高運行效率，達到多方面的節能效果。

（2）螺桿空壓機房與職工澡堂還有一定的距離，需要將保溫水管與職工澡堂上的水塔進行連接。管道保溫處理采用雙層管道，中間采用聚氨酯發泡技術做保溫層，外管為PVC 管，內管為PPR 熱水管，熱損失為0.5 ℃/100 m～0.8 ℃/100 m。熱能回收設備回收的水溫需要達到60 ℃～70 ℃，保證沿途熱量少量流失后還能確保洗浴溫度達標。

（3）螺桿空壓機的運行時間與礦井的掘進工作時間有關，必須要用熱泵熱水器進行隨時進行加熱，確保澡堂熱水能連續有效供應。

1.3 供熱設備技術參數及工作原理

（1）設備主要技術參數：即熱式空壓機熱水器，型號BSD-110，產水量1 900 L/h，入口水溫（5±2）℃，出口水溫（60±5）℃，電壓220 V，功率25 W，容量8 L。熱泵熱水器，型號RSJ-243，最高出水溫度60 ℃，制熱量24.3 kW，額定電壓380 V，額定輸入功率8.5 kW，額定輸入電流15 A，制熱量700 L/h。

（2）工作原理：螺桿空壓機的高速旋轉產生了高溫熱量，同時也摩擦發熱，產生的高溫熱量由空壓機潤滑油的加入混合成油/氣蒸氣排出機體，這部分高溫油/氣流的熱量相當于空壓機輸入功率的3/4，它的溫度通常65 ℃～85 ℃［1］。即熱式空壓機熱水器安裝于空壓機的油循環管路中，把螺桿式空壓機的油循環中的熱量通過一次側供水口，將一次側中供應的冷水加熱，然后通過熱水輸送管道將轉換來的熱水輸送到熱水儲水塔供員工生活用。在熱能的轉換過程中將空壓機的運行溫度降低到80 ℃以內，能保證螺桿空壓機的良好運行，即提供了熱水又為空壓機降溫，提高了螺桿空壓機的使用壽命。

熱泵熱水器采用電能驅動壓縮機做功，利用工質循環把空氣中的潛熱吸收，經過壓縮機壓縮后變成高溫高壓氣體，對水進行間接加熱，從而獲得較高的生活用熱水［2］。

2 存在問題及改造措施

2.1 運行過程中存在問題

設備安裝使用后，在日常運行過程中發現洗浴時水溫會突然變冷、斷水的現象，嚴重影響礦井的正常生產。還有熱水溫度偏低、水位信號和水溫信號故障、熱水水量不足、有時太滿溢出或斷水等問題。每次故障需要人員上水塔檢查排除，特別是夜班時需要人員爬到水塔上檢查，存在一定安全隱患。

2.2 初始方案問題

澡堂樓頂3 臺熱泵熱水器各負責加熱1 臺10 t 水塔（1-3#水塔），空壓機房安裝3 臺即熱式熱水器同時加熱4# 水塔，將1-4# 水塔聯網，同時引出熱水供應澡堂。分析水溫不夠的問題是因為水塔內水位已降低，需要給水塔續水（冷水）再次加熱而導致的。

2.3 技術改造措施

（1）在原計劃使用3 臺10 t 水塔（2-4# 熱水儲水塔）的基礎上增加1 臺10 t 水塔（加熱水塔1#），將冷、熱水隔離分開儲存。安裝方式詳見圖1（改造后設備安裝示意圖）。

圖1 改造后設備安裝示意圖

（2）改變加熱方式，澡堂樓頂3 臺熱泵同時加熱1# 水塔，可有效提高熱水加熱速度，當1# 水塔內的水溫達到60 ℃時，利用管道泵將1# 水塔內的熱水抽到2#、3#、4# 水塔內儲存。

（3）空壓機房安裝了3 臺即熱式熱水器，出水溫度設置在60 ℃，當空壓機運行時熱水直接通到2#、3#、4# 水塔內儲存，即熱式熱水器空壓機熱水器出水量大。

（4）將2#、3#、4# 水塔的管路聯通（詳見圖2），增加1 臺循環管路泵，將2#、3#、4# 水塔內低于40 ℃的水導回1# 水塔再次加熱，確保熱水供應的穩定性。

圖2 水塔溫度水位監視系統

（5）在水塔（2-4# 熱水儲水塔）出水口增設溫度控制裝置，當水塔內水溫達到50 ℃時，電磁閥打開往下供熱水。

（6）增加監測系統。增設1#、2#、3#、4# 水塔的水位、水溫傳感器，實時監測水量、水溫是否達標，當水位、水溫不達標時發出警號及時安排檢修。水溫、水位傳感器將數據采集到PLC上并進行處理后上傳數據（溫度液位信息）到PC 機（電腦），進行監控水塔水溫和液位來代替人工巡檢，操作直觀而且使安全隱患發生的概率進一步減小。其主要實現以下功能：溫度數據實時監測1#（加熱水塔）、存儲水塔（2#、3#、4# 水塔管路聯通）水塔溫度；溫度報警，溫度低于40 ℃（冬季溫度低于48 ℃）時報警；液位信息報警，液位低于中間液位時間歇性報警，低于30%液位時連續報警；數據的存儲，實時記錄報警信息，并可用于打印。

3 經濟效益分析

每年可節約24.51 萬元，主要經濟效益分析如下：

（1）空壓機房安裝3 臺即熱式空壓機熱水器，出水溫度設置在60 ℃，平均每天供熱水19 t；澡堂樓頂安裝熱泵熱水器3臺，出水溫度設置在50℃，平均每天供熱水18 t。2 套系統合計產生熱水37 t/d，每天可以為320 位職工提供充足的熱水服務。

（2）原鍋爐運行費用22.2 萬元/a，維修費用1 萬元/a，鍋爐年檢2 次共0.2 萬元/a，鍋爐工工資8 萬元/a，合計31.4 萬元/a。

（3）澡堂樓頂熱泵用電量：86 104 kWh×0.8 元/kWh（在平段和高峰用電）≈6.89 萬元。

（4）供水且用水比較集中，選擇直出熱水方式可滿足需要。當有人用水時即產即用，無人用水時可將熱水儲備到保溫熱水箱中，直至加滿熱水箱、加熱到設定溫度50 ℃時止；當無人用水而水溫下降時，會根據情況自動循環加熱到設定溫度；當水位下降時，機組會自動補充熱水。本機組為全天候微電腦自動控制系統，無須司爐人員看管。空壓機房即熱式熱水器靠油溫進行加熱，不需要用電加熱不產生用電費用，運行費用為零。空氣源熱泵熱水器采用綠色無污染的冷媒，吸取空氣中的熱量，通過壓縮機的做功，不受資源限制，新型節能、環保。

4 結語

供熱系統技術改造后，熱水的加熱時間相比減少了一半，冷水加熱塔與儲熱水塔分開運行，杜絕了冷水進入儲熱水塔影響水溫，增設了水位、水溫傳感器，從而確保了熱水水量、水溫的實時監測監控，為職工洗浴提供了充足的熱水。經長時間使用證明，通過螺桿空壓機的油溫余熱回收和熱泵熱水器相結合的方式使用效果良好，能滿足礦井職工洗浴要求。