节能供热改造项目实施方案煤矿系统

节能供热改造项目实施方案煤矿系统内容摘要：

通过调节取热箱风阀以确保通过每个取热箱风量的均匀； 13 E． 模块化乏风取热箱设计，取热焓差可选，系列齐； F． 乏风取热器箱式设计，安装方便，排水快速，维护简便； G． 常闭型自动旁通风门设计，既解决煤矿事故反风运行时换热器阻力影响问题，也解决热泵供热系统不使用时回风主机功耗浪费问题； 大型分体热泵热力系统采用“主动给液”与“油气分离”专利技术，彻底解决了热泵热力系统的配液与回油两大技术难题，既提升了热泵系统运行能效，又确保了热泵系统长期高效可靠运行； H． I． 热泵供热温度可达 60℃ ，温差可达 20℃ ，既可降低水泵功耗，又可与建筑传统供暖末端设备系统直接衔接，无需改造； 针对煤矿风井对，本公司专门开发了“直蒸直热式热泵井口防冻供热系统”专利技术，该系统具有高效、可靠、可实现无人值守，完全可取代传统燃煤热风锅炉供热方式；该系统既可为煤矿实现节能减排，又能为煤矿实现减员增效。 乏风取热箱 乏风热泵 14 “煤矿 原生态涌水直流取热式热泵”技术与产品特点 1) 国内外研究情况 国外类似研究主要集中在城市污水余热热泵技术上，关于煤矿原生态涌水热泵技术的研究鲜有报道。 煤矿原生态涌水直流取热式热泵机组 国内煤矿涌水余热开发利用起步于本世纪初，主要集中在采用普通水源热泵与“二次换热”的工程应用研究上，其主要问题是：其一，“二次换热”技术浪费了宝贵涌水余热资源，特别是当涌水水温低于10℃ 时，采用以上技术已经无法取热；其二，原生态涌水的工程净化与电化学处理系统复杂，工程造价高昂，系统维护工作量大。 中矿博能的“煤矿原生态 涌水直流取热式热泵”技术与产品填补了该技术领域世界空白，处于当今该技术领域世界前沿，是该技术的倡导者与领导者。 2）“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术攻关难点 （ 1）原生态涌水含有大量的煤石泥沙颗粒物，直接进入热泵蒸发器将对换热管产生冲刷与磨损，严重影响蒸发器与热泵机组的可靠性与使用寿命。 “抗冲刷耐磨损”是“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术必需攻克的难关之一。 15 （ 2）原生态涌水含有各种氯化物盐类与强腐蚀性硫酸根离子等物质，直接进入热泵蒸发器将对换热铜质换热管与钢制材料产生严重腐蚀，直接影响蒸发器与热泵机 组的可靠性与使用寿命。 “耐电化学腐蚀”是“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术必需攻克的难关之二。 （ 3）原生态涌水含有各种微生物、菌类与粘性油性物质，直接进入热泵蒸发器将在换热管表面粘附与滋生，既影响蒸发器换热效果又影响机组可靠性与使用寿命。 “防粘附与滋生” 是“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术必需攻克的难关之三。 （ 4）煤矿原生态涌水直流式蒸发器流道结构复杂，原生态涌水含有的煤石泥沙颗粒物在蒸发器某些局部空间内沉积产生堵塞，既影响蒸发器换热效果又影响机组可靠性与使用寿命。 “防沉积与堵塞” 是“煤矿原生态 涌水直流取热式热泵”技术必需攻克的难关之四。 （ 5）由于上述种种技术难题的客观存在，煤矿原生态涌水直流式蒸发器内热力工质蒸发温度又较低，极易发生蒸发器换热管冻裂的严重事故，该事故一旦发生将产生整体“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”机组报废的重大质量事故，造成较大的经济损失。 “防冻裂”是“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”研发必需攻克的核心的、关键技术难关。 由于“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”需攻克技术难关较多，研发资源与资金投入大，风险大，故国内外目前鲜有机构进入该领域进行研究与研发，成为空白地带。 3）“煤矿 原生态涌水直流取热式热泵”技术特点 中矿博能凭借雄厚的技术资源与国内外资深专家学者组成的优秀团队，通过市场机制的深入高效合作，攻克了“煤矿原生态涌水直 16 流取热式热泵”道道技术难关，获得系列发明与实用新型专利技术，填补了该市场领域产品与技术空白。 形成了公司“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”机组的独特优势： 1）可充分利用涌水余热资源，宝贵的涌水余热资源基本无浪费； 2）可大温差取热与大温差供热，取热温差范围 5℃ 到 30℃ 以上；供热温差可从 5℃ 到 20℃ ；最高供水温度可达 60℃ ； 3）机组冷热双高效，制冷能效 EER；制热能效 COP； 4）机组安全耐用可靠，机组具有“抗冲刷耐磨损”、“耐电化学腐蚀”、“防粘附与滋生”、“防沉积与堵塞”与“防冻裂”全部功能。 5）机组采用环保高温工质，无任何有毒有害物质排放，绿色环保； 6）机组工程应用简便，工程系统简单，工程系统投资与维护工作量小； 7）机组机电一体化程度高，各种智控与保护功能齐全； 8）机组系列齐全，从单机冷热量 400kW 到 1500kW，用户选择方便。 政策背景 山东省锅炉排放标准 山东省环境保护厅和山东省质量技术监督局 2020 年 5 月发 布 《山东省锅炉大气污染物排 放标准》 DB37/23742020 中规定，除煤粉发电锅炉和大于 （ 65t/h）的燃煤、燃油、燃气发电锅炉以外的 17 各种容量和用途的燃煤、燃油和燃气锅炉的大气污染物排放管理，自2020 年 9 月 1 日起现有锅炉按下表规定的排放浓度限值执行。 现有锅炉大气污染物排放浓度限值 单位： mg/m3(烟气黑度除外 ) 污染物项目 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 监控位置 烟尘 50 30 10 烟囱排放口 SO2 300 300 100 NOX（以 NO2计） 400 250 250 烟气林格曼黑度 国家行动计划 2020 年 9 月 10 日，国务院印发《大气污染防治行动计划》。 总体目标为：经过五年努力，全国空气质量总体改善，重污染天气较大幅度减少；京津冀、长三角、珠三角等区域空气质量明显好转。 力争再用五年或更长时间，逐步消除重污染天气，全国空气质量明显改善。 具体指标为：到 2017 年，全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2020 年下降 10%以上，优良天数逐年提高；京津冀、长三角、珠三角等区域细颗粒物浓度分别下降 25%、 20%、 15%左右，其中北京市细颗粒物年均浓度控 制在 60 微克 /立方米左右。 响应国务院《大气污染防治行动计划》，环发〔 2020〕 104 号文件制定《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》，明确规定：京津冀及周边地区（包括 北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区、山东省 ） 到 2020 年底，地级及以上城市建成区，除必要保留的以外，全部淘汰每小时 10 蒸吨及以下燃煤锅炉、茶浴炉；北京市建成区取消所有燃煤锅炉，改由清洁能源替代。 到 2017 年底， 18 北京市、天津市、河北省地级及以上城市建成区基本淘汰每小时 35蒸吨及以下燃煤锅炉，城乡结合部地区和其他远郊区县的 城镇地区基本淘汰每小时 10 蒸吨及以下燃煤锅炉 国家政策支持 煤利用煤矿矿井乏风与涌水余热资源，采用热泵代煤供热（制冷）新技术，是我国政府积极鼓励与大力支持的新技术： 国家发改委 2020 年 33 号公告将其列入《重点推广节能技术》（第三批） 国家发改委 2020 年 16 号公告将其列入《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》 煤矿余热利用项目将获得国家财政大力支持。 19 某 煤矿工业广场供热负荷计算 井口保温热负荷计算 表 21 进风加热负荷计算表 序号 项目 计算参数 备注 1 室外计算最 低温度（℃） 14 矿方提供 2 进风最低温度℃ 2 矿方提供 3 2℃，相对湿度 50%空气比热（ J/(kgk） 标准 4 2℃，相对湿度 50%空气密度（ Kg/m179。 ） 标准 5 井口进风量 m3/s 200 矿方提供 6 冬季供热负荷（ kW） 4096 计算 某 煤矿新副井进风量约 7000Nm179。 /min，供热负荷为 2389kW； 老副井进风量约 5000 Nm179。 /min，供热负荷为 1707kW。 建筑采暖保温热负荷计算 表 22 煤矿建筑负荷计算表 项目 面积 (m2) 热指标 (W/m2) 热负荷 (kW) 原蒸汽采暖系统 30000 120 3600 原热水采暖系统 64390 70 4507 合计 94390 8107 洗浴热水热负荷计算 20 表 23 洗浴热水热负荷计算表 热水用量 补水温度 出水温度 工作时间 平均负荷 管网损失 供热负荷 t/天 ℃ ℃ 小时 /天 kW % kW 600 10 42 15 1486 5 1560 某 煤矿供热总负荷 某 煤矿工业广场冬季供热总负荷为 4096+8107+1560=13763 kW 21 回风余热热泵供热 方案 乏风热泵供热方案技术经济数据汇总 表 31 乏风热泵供热方案技术经济数据汇总表 序号 项目名称 数据名称 单位 数量 备注 1 可资利用的乏风资源 余热量 kW 3106 见详细计算 2 乏风热泵功耗 耗电量 kW 1071 见详细计算 3 乏风热泵供热能力 供热量 kW 4093 见详细计算 4 热泵供回水温度 供 /回水温度 ℃ 55/45 设计 5 热泵能效 COP kW/kW 计算 6 热水循环量 热水循环流量 t/h 360 计算 7 热泵型号 /台数 SMEETFZR1370/357MR1 台 3 设计 8 热水循环泵参数 /台数 G=400,H=32,N=55kW 台 2 设计 9 乏风热泵方案总配电 配电功率 kW 1126 含水泵 10 乏风热泵方案总投资 投资 万元 1350 11 热泵供热系统使用寿命 设备与系统使用寿命 年 15 12 设备与系统维护费用 万元 总投资 1% 乏风余热量计算 22 表 32 乏风余热量计算表 项目 符号 计算参数 公式说明 乏风热回收量 温。