2 安徽能源技术学校 安徽合肥 230000
摘要：传统煤矿采用燃烧煤炭的方式进行供暖不符合“三十五”节能减排要求，色连二号矿井采用空压机余热进行供暖，系统运行可靠稳定，节能效果显著。
关键词：绿色矿山；能源管理；节能减排
一、概况
由于矿井无城市集中供热热源可利用，故本矿井设燃煤锅炉房一座，作为工业场地供热热源，以满足矿井生产、生活需要。锅炉房现有4台SZL15-1.25-AⅡ型15吨燃煤锅炉和1台SZL4-1.25-AⅡ型4吨燃煤锅炉，4吨燃煤锅炉主要为非采暖季职工浴池洗浴提供热源，根据《内蒙古自治区节能减排“十三五”规划》和《鄂尔多斯市大气污染防治实施细则》要求，到2017年底城市中心城区以外的其它旗府所在地将淘汰10吨以下燃煤锅炉，所以矿内4吨燃煤锅炉即将淘汰，非采暖季我矿面临职工洗浴用热重找热源的问题。
非采暖季为了解决职工洗浴用热需求，若采用现有15t/h燃煤蒸汽锅炉供热，存在诸多弊端：一、非采暖期单独供应洗浴热水时配置偏大，存在大马拉小车现象；二、由于间歇供热，锅炉的闷炉时间长，热效率低；三、锅炉配套辅机运行，电能消耗大；四、采用蒸汽直接加热方式，大量较高成本的软水资源无法回收，软水制备系统运行成本高。故采用15t/h燃煤蒸汽锅炉供热，不仅能耗高，资源浪费大，同时会产生大量的污染，包括废气、废渣等。
我矿现有空压机五台，输入功率为350kW，正常使用3台，均为螺杆式机组，采用风冷系统。这种传统空压机冷却系统冷却效果较差，尤其夏季冷却效果更差，长此以往不利于空压机的稳定运行，大大缩短了空压机的使用寿命。同时将空压机的余热散失到空气当中，造成能源浪费。而空压机余热拥有大量的低温热能，废热资源充足，无污染，可持续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。因此我矿通过对空压机油路的改造，采用空压机余热利用系统收集空压机余热，为职工澡堂洗浴用热提供热源，大大降低矿井生产成本，实现绿色矿山。
本次改造利用空压机余热，不仅可以较好地改善空压机冷却效果，也可以提高空压机的使用寿命，同时利用空压机余热作为职工澡堂供水热源，吨水电耗仅1度左右，经济、节能又环保。
二、职工澡堂热负荷、空压机余热计算
1、现状
职工澡堂淋浴器个数为二楼西22个；二楼东29个；三楼东29个；招待10个。泡池二楼西4个（4×16m³，一用三备）；二楼东4个（4×16m³，一用三备）；三楼东4个（4×16m³，一用三备）；招待浴池3个（两个18m³，一个9m³）。招待浴池每天用一个小池，其它仅在冬季用，每天一池水。矿井职工人员共计2500人，其中井下工作人员1500人，入浴人数按1200人计算，每人次150L，地面人员1000人，入浴人数按700人，每人次100L，共计250m³/d。根据浴池用水实际计量，职工澡堂每日洗澡用水约为280m³；所以按照每日总计300m³的45℃热水设计考虑。
2、热负荷
（1）每日洗浴热水热负荷
洗浴热水每天的供应量为300m³，三班供应，自来水进水按照12℃计算，提供45℃洗浴热水，
洗浴水加热热负荷计算公式：
Q= C×M×△T=4.2×300×（45-12）×10-3=41.58GJ
其中：C——水的比热，4.2kJ/（㎏•℃）；
M——每日用水总量，㎏；
△T——水温差，（℃）
空压机正常使用3台350kW，采用风冷。考虑空压机的管路损失，回收热量按照空压机输入功率的56%计算，每天加载时间按照22小时计算，每天可提取热量为：3×350×56%×22×3.6 10 =46.57 10 J=46.57GJ。
根据以上计算数据可知，空压机每日可提供热量大于所需热量，空压机余热完全可以解决矿区洗浴热水问题，因此采用空压机余热供应职工澡堂热水方案可行。
三、非采暖季职工洗浴用热解决方案
根据职工洗浴供热需求，采用一台15t/h燃煤锅炉，每天用煤量为20t，煤炭价格为200元。
（1）锅炉燃料费用：20×200×185=74万元
（2）人员管理费用：
运行工12人，人工费0.55万元/月，则人员管理费用为：
12×0.55×6=39.6万元
（3）运行电费
由于我公司15吨锅炉在非采暖未使用过，所以比照采暖季用电费用的50%进行计算，采暖季每月用电约25万度。
电费：25万度×50%×6×0.5=37.5万元。
（4）水费
15t/h燃煤蒸汽锅炉每天用水约80吨/天，每吨水费为10元/吨。年总水费为80*10*365=29.2万元。
（5）15t/h燃煤蒸汽锅炉每年大修平均费用约为35万元/台，备品备件费用约为15万元/年
（6）脱硫脱硝费用
非采暖季烧碱每日消耗量约为75kg，单价为3.82元/kg，则非采暖季半年脱硫费用为：（75×185）×3.82=5.3万元。以上六项合计总运行费用=74+39.6+37.5+5.3+15+35+29.2=235.6万元。
四、空压机余热利用方案
1、空压机余热利用原理
在空压机原油路系统的出口分别加装三通电磁阀，将机油引出后通过换热器实现换热。为了提高安全系数，该方案保留原有风冷系统，即空压机余热回收系统与原有冷却系统并联。经油气分离后，分离出的高温气直接通往原有的气冷却系统，分离出的高温油则经三通温控比例调节阀内的感温元件检测其温度，若高温油温度低于60℃，则不用进行热交换，直接通过过滤器通往油路循环系统，若高温油温度高于60℃，则在进行热交换后再进入油路循环系统，如图1所示。该油-水换热系统中的水选用软水，防止因腐蚀或积垢造成对空压机的影响。
图1 空压机换热流程图
众所周知，水冷的效果优于风冷的效果，因此，空压机油路改造后不但不会影响空压机的正常工作，而且可以延长空压机运行寿命，减少机油消耗量，减少维护量。
通过空压机余热回收系统将空压机余热进行回收，一级换热后，被循环加热的软水在一级换热器的二次侧循环流动，并与二级水-水换热系统进行热交换，换热后产生的45℃热水输入新建的1个36m³的钢制保温水箱，水箱设温度传感器，当温度降低时开启循环保温泵维持水箱温度稳定，洗浴热水通过管道架空敷设至联建楼屋面水箱，架空高度在12m，将原屋面水箱拆除，重新安装两台60m3保温水箱。
2、项目运行费用
I、运行费用=设备功率×运行时间×电价
=15.6×20×365×0.5=56940=5.69万元
Ⅱ、其他费用：25.8万元
其中包括：备品备件费用：5万元
维护材料费用：5万元
维护人工费用（含周期巡检）：7.9万元×2=15.8万元
总运行费用=5.69+25.8=31.49万元。
五、应用情况及效益分析
一、应用情况
空压机余热利用项目于2019年4月初改造完成投入运行以来，澡堂职工洗浴用热水全由空压机余热利用系统提供，运行稳定可靠。
二、经济效益分析
经上述计算可知，非采暖季采用15t/h燃煤锅炉运行费用为235.6万元，而空压机余热利用项目运行费用为31.49万元，空压机余热利用项目运行费用比15t/h燃煤锅炉非采暖季运行费用节省204.11万元。
三、社会效益分析
采用15t/h燃煤蒸汽锅炉供热，不仅能耗高，资源浪费大，同时会产生大量的污染，包括废气、废渣等。而采用空压机余热利用系统供热符合国家节能环保政策及节能减排要求，同时减少采暖季15吨锅炉的使用量。
参考文献：
[1]王永菲．有色矿山喷油螺杆式空压机余热回收的设计应用探讨[J]．设备节能，2017，（4）：31-32．
[2]户耀东，王立平，李靖．汽车工程空压机余热利用研究分析[J]．节能，2017，（5）：66-67．
论文作者:张伟1,张锐2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/22
标签：空压机论文; 余热论文; 万元论文; 洗浴论文; 费用论文; 采暖论文; 燃煤论文; 《基层建设》2019年第11期论文;