常村煤矿职工浴室供暖改造实践

曹 奇

(潞安环能股份公司 常村煤矿，山西 长治 046102)

常村煤矿职工浴室始建于1990年，担负着全矿井下一、二线职工及地面生产单位、科室职工的洗浴工作。设计建筑面积为15 000 m2，属砖混结构，外墙没有保温材料，热损耗大；采用燃煤锅炉供暖，属汽暖方式，室内供暖方式为铸铁散热器。在室外平均温度-10℃～10℃期间，保证职工浴室室内温度维持在25℃左右。随着国家取缔燃煤锅炉及煤改电政策的推出，加上环保部及省(市)环保厅(局)对环境污染治理力度的加大，常村煤矿于2017年6月进行供暖改造，不再使用燃煤锅炉供暖；改造完成后全部由长治市康庄供热有限公司提供集中统一供暖。但是非供暖期(4月和10月)没有集中供热热源，保证不了井下职工零、四点班洗浴时室内采暖需求。鉴于此，常村煤矿于2017年12月开始进行现场调查、市场调研等前期工作，从供暖效果、投资资金、维护保养等多方面考虑，最终决定采用先进的低环温空气源热泵机组工艺，利用空气作为辅助能源为建筑物供暖，2018年7月全部完成改造，既满足了非供暖期(4月和10月)室内温度低，影响职工零、四点班洗浴时采暖温度需求，又减少了燃煤锅炉供热带来的空气污染，达到了节能环保要求，最终起到了双赢的效果。

1 供暖改造方案

根据国家和省市环保部门最新文件及国家煤改电政策要求，结合常村煤矿供暖系统及职工浴室供暖现状，常村煤矿委托山西省轻工建设有限公司及浙江盾安机电科技有限公司，对职工浴室整体供暖系统及管网进行方案设计。

职工浴室供暖改造分为新增供暖控制系统、水泵和膨胀水箱安装、电脑控制和配电系统、供暖管网改造四部分。职工浴室供暖改造中既购置新设备，又充分利用原有车间及管网，不仅保证供暖能力得到提升，而且使新设备和车间建筑风格实现协调统一、美观大方。

1.1 供暖控制系统

1.1.1 低环温空气源热泵机组

新增22台热泵机组，出水温度为55 ℃,单台尺寸为2 042 mm×1 170 mm×2 128 mm，地基采用钢筋混凝土结构与槽钢相结合的技术，机组依次排放并加固焊接于预埋的槽钢上面,一排11台，共计2排。

低环温空气源热泵机组是一种以空气为冷源、热源，提供空调用热水的设备，主要由压风机、空气侧换热器、膨胀阀、辅助制冷配件及电控系统组成；具有先进的模块化设计、自动控制、框架结构、自动除霜、自我防冻、用户操作方便等特点，使得机组占地空间小、运行可靠、性能稳定。

1) 模块化设计。整个机组结构设计合理、占地空间小、重量轻，运输及组装轻便快捷。单个模块机组有两个独立的制冷系统，一方面方便日常维护保养；另一方面组装时又灵活方便及后续能量扩容与调控。

2) 微电脑自动控制。设备的运行、管理均由微电脑系统操作完成，自动化程度高，无需专职人员看管；设备可按照供暖负荷的增加与减少自动开启或关闭压缩机，使设备安全经济地运行。机组设备拥有故障自行检测、压缩机自动平衡等功能。

3) 自动除霜与自我防冻。设备自带独立的控制系统，模块与模块之间制冷系统独立运行，互不影响；随着天气变化情况(温度、湿度)可设定不同的除霜参数，自动除霜，达到提高冬季制热效率的目的及节能环保的要求。

采用双级自我防冻保护。冬季气温下降，当系统管道内温度低于4℃,设备自动运行制热系统或运行水泵将水温加热到10℃，然后系统自动退出防冻控制，进而防止设备管路结冰，水系统不能正常运行。

4) 框架结构。设备采用框架结构，面板采用不锈钢材料，外壳具有防腐防锈功能，外形美观大方。

1.1.2 低环温空气源热泵机组选址

由于热泵机组所需的热量基本上全部来自室外大气环境，为了保证机组正常运行、性能稳定，有足够的换风量及日后方便维护保养，需将热泵机组放到通风流畅、朝阳或背风及空间足够大的位置，因此考虑利用原有的锅炉房除尘器位置，将除尘器设备、管路及底座全部拆除回填、钢筋混凝土硬化整平后使用。

1.2 水泵、膨胀水箱

利用原有软化水车间及软化设备、加药泵、提升泵、控制柜等整套系统，全部检修后使用；利用原有锅炉房除渣机走廊的东北角，将墙体粉刷后使用；新增3台循环水泵、3台控制柜及1台变频器，形成了“两用一备、一托三”变频控制，有序排放在预埋的槽钢上面，并进行焊接加固处理；新增1个50 m3的膨胀水箱，地基采用钢筋混凝土浇筑。

1.3 电脑控制、配电系统

电脑控制系统具有缺水保护、自动启停、掉电记忆、进出水温度等功能，采用触摸屏微电脑显示屏界面方式；低环温空气源热泵机组电控系统操作、管理、监测监控、显示及报警等功能均在微电脑显示屏界面一键操作；工艺图画面、报警画面、系统诊断画面、在线帮助画面在微电脑显示屏查看；工艺图画面下拉菜单包含工艺流程图、设备运行情况及系统水流量、主机高低压、排气温度、进出水温度、负载等参数；报警功能利用“黑匣子”原理，如运行中出现故障，微电脑控制芯片自动识别故障类型，不会立即将故障机组停机，而是发出报警声，以便机组持续供热，不影响建筑物的取暖需求。

低环温空气源热泵机组负荷采用锅炉房原有配电系统；配电室采用原有的鼓风机室，拆除原有鼓风机及混凝土底座，对门、窗、墙体重新整修后使用。

1.4 管网改造

主管网采用原有供暖管网,低环温空气源热泵机组各设备间的管路连接完成,采用保温层保护；与主管网对接连通即可使用。职工浴室内的管路全部更换为镀锌钢管，铸铁包更换为散热性更好的彩色暖气包，以保证职工浴室采暖实际需求。

2 工艺流程

职工浴室供暖工艺流程如图1所示。

图1 职工浴室供暖工艺流程

职工浴室供暖改造完成后，深井水由深井提升泵提至软化系统，经加药程序进行软化、滤纳处理后自流到软化水池，防止管路结垢，堵塞管路；软化水由提升泵提至空气源热泵机组，经压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高的冷媒经冷凝器由空气热量通过蒸发器吸收、导入水中产生热水；放热后的冷媒又从空气里吸热，再回到压缩机进行下一轮循环，设置进回水温度为55℃/45℃，达不到设定温度的热水继续进入空气源热泵循环加热；达到温度的热水流入水箱，由循环水泵打入主管网至职工浴室供热，保证职工浴室室内温度及洗浴采暖需求。

3 结 语

职工浴室供暖改造完成后，由22组低环温空气源热泵机组产出55℃热水，一方面可以在非供暖期(4月和10月)解决职工洗浴采暖温度需求，保证职工浴室室内温度；另一方面可以配合空压机余热系统形成双回路(其他月份)，供澡堂洗浴热水，保证职工洗浴用水需求；同时也取得了良好的环保、经济和社会效益，实现了职工浴室供暖改造的目的。