煤矿空压机余热利用系统研究及应用

张静波　高杰

摘要：煤矿空压机的输入电能大部分转化为压缩热并散发掉，空压机余热能回收在实践中的意义，既能够帮助煤矿企业节约能源消耗，又能够间接减少CO2的排放，有着良好的经济、环境和社会效益。

关键字：煤矿空压机余热利用

引言

平煤一矿北二工区，其空气压缩系统主要由博莱特5台BLT-475W/10螺杆空压机组成，额定输出功率为355kW，产气量42m3/min；空压机运行时，平煤一矿般情况下保证2-3台空压机正常运转。经过初步考察，本报告初步分析了压缩空气系统的运行和耗能情况，并针对其中存在的节能空间推荐了改造方案。

一、空压机余热利用系统应用现状

空压机是一个能耗比较大的动力设备，一般空压机的输入功率除了部分变成了压缩空气的势能以外，其它大部分能量（约占85%）以废热的形式被排放到空气中浪费掉。同时，为降低空压机的油温，还需要消耗电能开动冷却风机或循环冷却水来降低油温，以保证空压机的正常运行。充分利用这些浪费的热能有利于节能减排，降低运营成本，同时改善空压机的运行状态，提高产气量。因此，利用这一浪费的能源，已经成为越来越多企业的共识。

二、空压机余热利用系统选型设计

（一）空压机系统现状分析

（三）空压机热回收供产线生活用水流程示意图

2.4节能效益分析

平煤股份一矿北二工区空压机现状：

共5台BLT-475W/10空压机，56m3/台，355kW，至少保证2台常开，按常开2台保守计算，平均加载率约90%。

加载率=加载运行时间/运行时间（运行时间可以在空压机控制面板上查询）

A.当开2台空压机时，平均加载率90%，空压机热回收效率（一次侧油—水换热侧）回收功率约70%，二次侧热回收效率（二次水—水换热）约80%，每小时可回收的热量为：

P=355kW×90%×70%×80%×2=357.84kW

B.每天可回收热量：357.84kW×24=8588.16kW=8588.16×860kcal=7385817.6kcal

C.假设自来水的平均温度为10℃，需要的水的温度为50℃，每天可以产生的50℃热水为：

Q=0.86×耗电量/△T=0.86×（357.84×24）/（50-10））=184.64吨/天

每年可产50℃热水：184.64吨×365天=67393.6吨/年

D.按照市政蒸汽来加热，蒸汽的热值为450kcal/kg（交换热损耗20%），价格170元/吨计算，可以節约的市政蒸汽量为：

7385817.6/（450×1000×（1-20%））=20.51吨/天

每年节约蒸汽： 20.51吨×365天=7486吨/年

每年节约蒸汽费用为：7486吨/年×170元/吨=1272620元/年≈127万元/年

根据一矿北二工区现场情况，余热回收利用的意向使用方向为（1）提供员工洗浴用水；（2）办公室取暖。

（1） 提供员工洗浴用水

平煤一矿北二工区现有洗浴大池2个，共计30吨，每天换水三次，每天需要热水90吨；同时需要满足220人淋浴，需要热水220人×200L/人=44T，即：每天洗浴热水总需求量：90吨+44吨=134吨。

洗浴每天需要热量=134T×40000kcal/T=5360000kcal（温升40℃）。

每天剩余热量为：7385817.6kcal-5360000kcal=2025817.6kcal

（2） 办公室取暖

余热2025817.6kcal可用于冬季供暖；

产生2025817.6kcal热量，等同功率为2025817.6÷860÷24=98kW；

可供取暖面积98kW×1000÷150w/㎡=653㎡

现有办公区的采暖面积600㎡，基本可以满足。

三、结论

进行空压机余热回收利用改造后，可以完全满足平煤一矿北二工区职工洗浴用水，基本保证办公区冬季采暖需求。在空压机控制系统不变，工作性能不变，操作维修方式不变的前提下对空压机进行改造，增加余热回收装置而构建余热回收系统，每台空压机采用单独的余热利用回收装置，互不影响。本项目的实施能后很好的达到煤矿节能减排的要求。

作者简介：张静波（1979-），山西省临汾市人，工程师，毕业于河南理工大学，现从事煤矿机电技术管理工作。

高杰（ 1980-），河南省平顶山市人，工程师，毕业于太原科技大学，工学硕士，现从事煤矿机电技术管理工作。endprint