矿井风井余热清洁利用技术的应用

2021-11-03张奇

同煤科技 2021年5期

张奇

（晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司山西大同 037000）

0 引言

根据相关环保要求，矿井进风立井冬季供暖要求取缔燃煤热风炉，进行矿井乏风余热利用，实现矿井进风立井清洁能源供暖改造[1]。矿井风井余热清洁利用技术研究涉及进风立井供暖、主通风机乏风取热、进风立井通风、螺杆压缩机余热利用、瓦斯抽放泵循环水利用[2]、风井工业广场车间布置多项内容。按照研究规划，从系统设计、设备布局、设备稳装、设备运行进行整体梳理，针对余热清洁利用技术适用性进行了研究和部分功能改进[3]，对应冬季不同时间段环境气温，制定科学的运行方式，并进行了效果分析。

1 系统设计

图1 系统结构示意图

（1）一风井进风立井清洁能源供暖系统设计

高压供电实现双回路互为备用分列运行供电[4]；乏风取热室防雷系统独立设计、安装；乏风取热室、进风立井供热室所有设备均采用防爆设备，确保供电安全；增加系统进线电缆进站设计；明确乏风取热冷凝水、反冲洗水经管路排回井下水泵房，不得外排；16个反风风门由手动控制改为气动自动控制；乏风取热室进行防洪独立设计；要求各类钢结构均满足通风、取暖、隔音等系列要求[5]。

（2）二风井进风立井清洁能源供暖系统设计

高压供电实现双回路互为备用分列运行供电；乏风取热室、进风立井供热室所有设备均采用防爆设备，确保供电安全；设立15台螺杆压缩机进行取热，以满足矿井通风困难需求[6]；明确乏风取热冷凝水、反冲洗水经管路排回井下水泵房，不得外排；要求各类钢结构均满足通风、取暖、隔音等系列要求。

（3）三风井进风立井清洁能源供暖系统设计

高压供电实现双回路互为备用分列运行供电；乏风取热室、进风立井供热室所有设备均采用防爆设备，确保供电安全；供热计算按照矿井通风困难期计算，乏风24 000 m3/min、进风23 100 m3/min；空压机余热回收机组管路设计进、回油管路直接油精罐出口与温控阀三通入口，采用整管连接；气路取热管路不得安装单向阀；取热适度，不得造成螺杆机原冷却风扇频发启动或过度冷却；风道过长，加强保温；在新风加热后2 m与入井筒前2 m加两处测温孔，以便进行热损耗对比；系统冷凝水、反冲洗水排入三风井工业广场污水处理站。

2 设备布局及稳装

图2 设备布局及稳装

（1）一风井进风立井清洁能源供热车间系统安装5套SMEET-FS-R-2550型直冷式乏风热泵机组；制氮车间空压机余热取热实现工业广场建筑采暖。系统设计矿井回风10℃，风量17 600m3/min时取9 023.84 kW，供热量13 195.75 kW。

（2）二风井进风立井清洁能源供热车间系统设计回风余热两级取热和制氮车间空压机余热、瓦斯抽放泵循环水余热共同实现进风立井井口保温和建筑采暖。系统设计矿井回风10℃，风量20 820 m3/min时，设计回风喷淋式一级换热系统、乙二醇二级换热系统可提取热量7 053 kW，制氮车间按开启8台空压机设计可提取热量2 130 kW，瓦斯抽放泵循环水可提取热量2 388 kW，总供热量11 575 kW。

车间安装1套WL-2400S/L型降膜式污水源热泵机组实现车间供暖，安装3套WL-2500S/L型降膜式污水源热泵机组、空压机余热利用实现进风立井井口保温供暖。

（3）三风井进风立井清洁能源供热车间系统设计回风余热低温热管取热和制氮车间空压机余热、瓦斯抽放泵循环水余热共同实现进风立井井口保温和建筑采暖；系统设计矿井回风13.77℃，相对湿度85%，风量24 016 m3/min时，采用低温热管系统可提取热量10 528 kW,配置四套空气源热泵系统可提取热量996 kW；制氮车间按开启4台空压机设计可提取热量1 136 kW，瓦斯抽放泵循环水可提取热量933 kW，配置空气电加热3 000 kW，瓦斯循环水电加热200 kW；总供热量16 793 kW。

系统安装RGH/G-450热管换热器26套，AHTRQ-2014风道加热器16台，HE400MAB/Na-(E)低温风冷冷（热）水机组4套，BR0.8-80板式换热器2套，LY-KY-400空压机余热回收机组8台。