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井口送风+采暖+热水!代替煤和燃气,1套热泵系统3种功能

时间:?2020-07-10 10:10??来源:?未知 ??编辑:?家宝 ??点击: ?

  编者按:山西泽州天泰岳南煤业,原使用燃煤锅炉,满足井下通风和办公楼的采暖、生活热水等需求,但是锅炉能耗高、管理难、污染高、有安全隐患、影响厂区环境整洁。后改用空气源热泵替换燃煤锅炉,设计一套系统可满足多种使用需求,系统的利用率得到了最大化。
 
井口送风+采暖+热水!代替煤和燃气,1套热泵系统3种功能
 
  1套系统3个功能
 
  本项目一套系统可满足多项使用需求,主要满足井口送风新风加热,为风柜提供所需热水,同时满足办公室暖气片的热水需求。
 
  在非供暖季,系统也不闲置,而是替代燃气锅炉,为员工提供生活热水,系统的利用率得到了最大化。不同末端形式,对于温度、流量的要求均有不同,采用二次换热器匹配末端需求。
 
  制热负荷计算与选型
 
  山西泽州天泰岳南煤业有限公司位于泽州县下村镇大南庄村,井田面积11.6582k㎡,年产量120万吨,是当地知名煤矿企业。
 
  项目分为井下通风新风加热以及办公室取暖两部分,矿区设置带式输送机提升的斜井井筒,井口加热送风量3900m³/h,办公室采暖面积200㎡。选择空气源热泵机组,同时满足通风和采暖的制热需求。
 
  经详细测算,使用空气源供暖,为保证恶劣天气的使用效果,按照-10℃的新风温度进行设计,总共需热量1000kw。晋城地区冬季寒冷时的极端低温为-15℃左右,但出现时间每年不到20小时。
 
  井下通风新风加热选用17台30匹芬尼克兹北极星超低温机组作为加热热源设备,单台制热量为66.6kW,总制热量为1132kW,充分满足使用需求,另外配备一台300kw的电辅助加热器保证极端低温时的使用效果。
 
  办公室取暖选用一台PHNIX北极星超低温机组PASHW100S-PS为项目所在地办公用房冬季供暖提供热源;额定制热量为30.5kW,完全可满足200㎡办公场所的供暖需求。
 
  17台主机并联安装
 
  热源为17台主机并联连接,不同机组之间互为备用,即使一台出现问题或需要维保,也不影响其余机组正常运行,保证了系统能够连续运行的可靠性。
 
  已知该项目为矿井新风加热,井口新风流量为3900m3/s,新风温度最低要求为2℃;设备运行要求按实时环境温度(环境温度低于5℃时设备启动、环境温度高于7℃时设备停止运行)进行启、停工作。
 
  热源集中布置于设备平台,平台一侧地势较高,空气流通顺畅,设备运行时有良好的进排风环境,保证了制热效果。
 
  二次系统设计,配水箱
 
  输配系统采用二次系统设计,配备缓冲水箱,调节负荷波动,并起到储能作用。输配管道全部包裹橡塑保温材料,避免热水输送过程中,与周围环境温差较大,产生热量损失浪费。最外层包有铝皮,起到?;けN虏?、延长寿命的作用。
 
  末端分为井口送风加热、办公采暖、生活热水三个部分。
 
  为满足安全生产和良好的劳动条件,井口送风部分采用全新风组合风柜末端,考虑到井下作业区结构复杂,通风方式采用压入式,通过对进风井进行改进,减少进风阻力,让所有新风都通过一次换热器,最终升温至15℃~20℃。
 
  办公室采暖部分采用暖气片形式,安装方便,且安装位置靠近人员工作区,制热效果好。
 
  考虑到业主还有热水需求,将主井的送风系统和热水系统设计成一个系统,可在供暖停用期间为矿井职工提供生活热水。
 
  费用:改造后年省25万
 
  改造前人工费:改造前原使用一台二吨燃煤锅炉,供暖期长四个月,期间需24h专人值守,共指派6个管理人员,每班2人,三班倒,总共需要支付管理人员工资86400元。
 
  改造前能源费:锅炉平均每天用煤3.5吨,采暖时长120天,共需燃煤费用420吨×600元=252000元;每个供暖季维修、出炉渣、运输储存等费用约30000元;
 
  改造前总费用:燃煤锅炉风井供热总费用约为:37万元左右。
 
  由于锅炉属于压力容器,有很高安全隐患,还必须要定期巡检、每年接受相关部门检查,会有额外的时间成本。
 
  改造后空气源热泵费用:使用空气源热泵进行风井冬季供暖,每供暖季主机运行时间不到1000小时(供暖初、未期均不启动)。
 
  空气源运行费用为:17台×23.5kw×1000h×0.7元=279650元,运行时设备自动化运行,无需专人时时值守,没有额外管理费用。通过改造前后对比,风井供暖费用每年可节省10万元左右。
 
  在供暖间歇期,使用空气源热泵代替原燃气锅炉,供应矿区职工所需生活热水。每年运行费用大约节省15万元费用。
 
  改造前后综合对比:改造后每年总节约使用成本近25万元。
 
  实际上类似于天泰岳南的企业不是个例,相关数据显示,山西省2019年全年完成煤改电共20万户,计划截至2020年10月底前,重点地市清洁能源改造完成率达到60%以上。自从山西地区全面推行煤改电以来,不少大型国企迫切的寻求一种清洁高效的替代热源。
 
  煤矿企业作为能源主导企业,正是清洁改造的重点,不能再去使用燃煤锅炉这样的高污染、高能耗的热源。
 
  天泰岳南项目上,针对煤矿特种场所应用需求特点,最终换用空气源热泵清洁热源,来供应采暖、新风加热、生活热水三项需求,为清洁能源改造探索了新的模式。
 
  项目选择低温制热能力突出的芬尼克兹北极星超低温机组。压缩机采用艾默生ZW热泵专用压机,搭配宽间隙波纹开窗翅片和高效罐形式热交换器,保证低温环境下强劲制热效果。冷媒填充量、系统压力均按照低温制热工况相应优化,专为严寒地带设计,低温下衰减小,-20℃能效COP大于2.1,节能效果显著。
 
  在煤改电大势之下,芬尼克兹利用多年改造项目工程经验,多次助力大型企业开展清洁能源改造计划,在汾渭平原筑起一道道亮眼的绿色工程。
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