（1.兖矿新疆能化有限公司 新疆乌鲁木齐 830001； 2兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿 新疆昌吉 831114）
一、前言
兖矿新疆矿业有限公司硫磺沟煤矿，矿井位于位于乌鲁木齐山前坳陷的西端。自然地理位置在天山山脉的天格尔山北麓，头屯河河谷中游。矿区属于高海拔地区，平均海拔高度在+1000m以上。气候具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点约20℃，冬天最低温度在-40℃左右。
矿井职工洗澡堂，每天三班使用，热水用量约为150m3。澡堂热水现由锅炉房2t蒸汽锅炉提供热源，蒸汽锅炉全年运行。由于锅炉污染物排放达不到环保指标要求，多次接到环保部门下达的整改通知书。通过调研、论证空压机余热综合利用项目，设计对矿井现有5台空气压缩机进行技术改造，增加提热装置对空压机余热提取利用，提供职工洗浴用热水，达到停用蒸汽锅炉，杜绝污染物排放，环保节能的目的，同时减少能源消耗和人员配置。
二、工艺流程说明
空压机启动时，高温液压油进入提热设备，5 m3水箱与提热模块循环模块启动，利用自来水温度给液压油降温，同时将液压油温度带入5 m3水箱。此时水经过机房内板换，西门子温控阀门检测到温度达到设定值42℃（可调），阀门开启经板换向30 m3水箱内供热水。30 m3水箱作为洗浴热水储水箱，当澡堂水箱水位到达设定值下限1.0m，通过洗浴热水泵向澡堂水箱供水，达到设定水位上限1.5m水泵停止启动。系统室外管路，包括洗浴供水管路和矿自来水供水管路。当管路温度达到设定值下限2℃（可调），防冻系统启动管路开始电热加温到设定上限5℃（可调）防冻系统停止。
三、系统组成及原理
1.空压机能量回收装置
利用压缩机高温油气热能，通过热交换将热能充分利用的节能设备。它通过能量交换和节电控制，收集空压机运行过程中产生的热能，同时改善空压机的运行工况，是一种高效的废热利用设备。其工作原理：电动机带动螺杆机旋转，空气经过滤器，被吸入螺杆压缩机中，压缩成高压空气，并和循环油混合形成高压高温油气混合气体，再入油气分离器。油气混合气被分离成油和气后，压缩空气经散热后供给用户；而循环油气被分离开凝结成液态油后，经散热滤器后回到压缩机，完成一个循环过程。压缩机热能热水机组是将高温循环油(和高温压缩气体)引入机组内，进入热交换予以利用。两热源热能被热能热水机充分吸收，同时压缩机得以降温。
2.换热系统
采用铜镍钎焊换热器和可拆卸板式换热器，设计压力30-45bar；设计温度-185～250℃；压损<0.25bar；使用寿命可达10年以上。
3.补(进)水系统
为了实现自动补水功能，配置补水电磁阀，在进水端安装了水质过滤器，所有的管道和阀门均采用304不锈钢材料，采用活动分段式安装，均配有维修阀，即保证系统的可靠运行，安装维护极其方便。这样系统不但可以保证优良的水质，系统中不易结垢，使用寿命更长久。
4.电气控制系统
空压机余热回收系统专用微电脑逻辑控制系统，具有自我诊断及自我保护功能，良好的人机中文显示面板能显示机组实际运转情况，可实现启动前系统自检，并在运行中监测所有安全相关参数。如机组发生故障，电脑控制系统会根据不同情况作出相应的反应。电脑控制系统能及时提示用户更换部件并作必要的维护。液晶面板显示，实时数据跟踪，历史数据记录，预防性保养。机组电脑系统留有备用输出，输入接线端可实现多台机组连锁控制及远程控制。可在无人值守的情况下，保证24小时安全运行。
四、创新点
1.高寒、昼夜温差大的地区成功使用。硫磺沟煤矿矿区属于高海拔地区，平均海拔高度在+1000m以上。气候具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点约20℃，冬天最低温度在-40℃左右。针对严寒气候采取了多项措施，如室外管路采用伴热带自动加热技术（低于2℃时自动加热，防止管路结冰，高于5℃停止加热）；保温水箱采用整体灌注式结构，浇筑厚度为70mm，有效减少热量损失。进入冬季以来该系统运行状况良好，可以满足职工洗浴需要。
2.采用二级热转换，提高余热提取装置的使用寿命。使用软化水与余热提取装置进行热交换，软化水通过提热装置加热后，存储在5m3的循环水箱，完成第一次热交换。清水与循环水箱内的热水通过板式交换器进行二次热转换，产生42~50℃的洗浴水。通过采用二级热转换，可以显著提高设备的使用寿命。避免清水直接进入提热装置产生水垢，造成热提取装置效率降低和损坏设备。
3.自动运行。本系统全程自动化控制，无需人工操作，控制系统具有远程监控功能，可与计算机联网实现远程监控。恒温出水，出水温度设定范围为42~50℃，可根据需要设定。
五、结束语
该系统自2016年8月份在硫磺沟煤矿投用以来，实现自动运行，无需人工干预，产水温度适宜，可以满足全矿井500名职工洗浴需求。同时停用蒸汽锅炉，减少能源消耗和人员配置，达到杜绝污染物排放，具有安全经济实用、投资少见效快、节能环保的特点。经过统计，一年预计可以节约锅炉燃煤费、人工费、配件费等75万元，一年内可回收投资成本。
参考文献：
［1］郭坤闪，刘新重．煤矿空压机余热利用节能技术的研究与应用［J］．科技世界，2013（1）：18－19．
论文作者:张成民1,田丹2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
标签：水箱论文; 余热论文; 管路论文; 系统论文; 洗浴论文; 空压机论文; 热能论文; 《电力设备》2017年第6期论文;